Как замерить плотность электролита в аккумуляторе ареометром

Измерение плотности электролита в сочетании с измерением напряжения под нагрузкой и без позволяет быстро установить причину неисправности в аккумуляторной батарее. При низкой плотности — это может быть дефект в какой-либо ячейке, глубокий разряд или обрыв цепи внутри АКБ. Плотность измеряется специальным прибором — ареометром (денсиметром).

В качестве электролита в аккумуляторных батареях применяют раствор серной кислоты, плотность которого измеряется в г/см3. В основном плотность зависит от концентрации раствора серной кислоты — чем больше концентрация раствора, тем больше плотность. Однако, она также зависит и от температуры раствора и от степени заряженности аккумулятора — при разрядке часть серной кислоты "уходит" в пластины, плотность снижается.

Поэтому измерение плотности принято проводить при 25 °С и полностью заряженном аккумуляторе. Плотность электролита в новой полностью заряженной батарее должна составлять 1.28±0.01 г/см3 для Средней полосы. Но может варьироваться в зависимости от климатической зоны.

Линейно снижаясь, по мере разряда АКБ, она составляет 1.20±0.01 г/см3 у батарей, степень заряженности которых снизилась до 50%. У полностью разряженной батареи плотность электролита составляет 1.10±0.01 г/см3.

Если значение плотности во всех банках аккумулятора одинаково (±0.01 г/см3), это говорит о степени заряженности батареи и отсутствии внутренних замыканий. При наличии внутреннего короткого замыкания плотность электролита в дефектной ячейке будет значительно ниже (на 0.10-0.15 г/см3), чем в остальных.
Низкая плотность в одной из ячеек указывает на наличие дефекта в ней (короткое замыкание между пластинами в блоке). Одинаково низкая плотность во всех ячейках связана с глубоким разрядом всей батареи, ее сульфатацией или устареванием.
Все заливаемые аккумуляторные батареи во время заряда и работы теряют часть воды. При этом снижается уровень жидкости над пластинами и увеличивается концентрация кислоты в электролите. Работа аккумулятора с низким уровнем электролита отрицательно влияет на ресурс батареи. Поэтому перед проверкой плотности электролита необходимо проверить его уровень в банках аккумулятора. Принято считать нормальным уровень электролита на 10-15 мм выше верхней кромки пластин (сепараторов).

Существует три основных вида аккумуляторных батарей:

Малосурьмянистые (Sb/Sb) — это обычная "классическая" свинцовая батарея с добавками в пластины сурьмы, они подвержены наибольшему саморазряду и выкипанию воды из раствора электролита, но не боятся глубоких разрядов, их легко зарядить даже при низкой плотности электролита.
Кальциевые (Ca/Ca) — пластины легированы кальцием, они практически не требуют слежения за уровнем и плотностью электролита, виброустойчивы, застрахованы от длительного перезаряда до 14.8 В, терпят перепады напряжения в бортовой сети, обладают коррозионной стойкостью, имеют низкий саморазряд, больший срок службы. Однако, имеют один недостаток — они неустойчивы к глубоким разрядам. Дело в том, что при длительной глубокой разрядке их положительные пластины покрываются сульфатом кальция, блокирующим электрохимические реакции. Этот процесс, в отличие от образования сульфата свинца в малосурьмянистых батареях, необратим. Если разрядить кальциевую батарею ниже 11.5 В, то она уже не восстановит изначальную емкость, при разряде ниже 10.8 В потеряет до 50% своей емкости. Два-три таких разряда – и аккумулятор придется выбрасывать. Также, в связи с тем, что пластины в таких батареях упакованы в плотные пакеты, плотность электролита неравномерна — более тяжелая серная кислота скапливается внизу банок, а поверх пластин оказывается более "легкий" электролит. Из-за этого ареометр будет показывать неадекватно низкую плотность при нормальной заряженности.
Такие батареи хорошо подходят тем, кто ездит много на большие расстояния, кому нужны виброустойчивые аккумуляторы, хорошо переносящие постоянные перезаряды в пути.
Гибридные (Sb/Ca) — являются золотой серединой. Они довольно стойки к глубоким разрядам, при этом значительно меньше подвержены выкипанию и саморазряду по сравнению с малосурьмянистыми.

На примере кальциевой батареи емкостью 60 А·ч, попробуем выяснить плотность электролита и ее исправность. Для начала, проверим напряжение на клеммах аккумулятора мультиметром, чтобы выяснить степень ее заряженности. Такая проверка проводится через 6-8 часов после выключения двигателя или отключения зарядного устройства. В нашем случае машина простояла около 4-х дней под сигнализацией — напряжение составляет 12 В, что говорит нам о том, что батарея почти полностью разряжена.

Теперь проверим выборочно плотность электролита в двух банках — она составляет 1.23 г/см3 при температуре окружающего воздуха 0°С, поэтому внесем поправку в показания ареометра, приведя их к 25°С: 1.23-0.02=1.21 г/см3 — это также говорит нам о том, что аккумулятор требует срочной подзарядки.

Снимаем аккумулятор и переносим в теплое помещение для подзарядки.

Для кальциевых батарей губительны старые "дедовские" методы зарядки, используемые для малосурмянистых АКБ с контрольно-тренировочным циклом заряда/разряда и "кипячением", а также малоэффективны некоторые автоматические зарядные устройства.
В наши дни в большинстве таких устройств используется комбинированный метод зарядки, когда в процессе зарядки сила тока снижается со временем, а напряжение, наоборот, повышается. Это объясняется тем, что ЭДС аккумуляторной батареи направлена именно на напряжение, соответственно при его повышении нужно повышать и напряжение. А вот сила тока уменьшается из-за все увеличивающегося сопротивления батареи.
Для современных батарей рекомендуется установочный заряд током в 10% от номинальной ёмкости напряжением 14.4 В и продолжительность зарядки не менее суток. Однако, допустимо кратковременное повышение напряжения до 16.5 В в конце цикла зарядки.
Батарея считается полностью заряженной, когда ток и напряжение при заряде сохраняются без изменения в течение 1-2 часов. Ток должен упасть практически до нуля, а входящее напряжение может повысится до 16,5 В, в зависимости от устройства.
Если вы часто заводите двигатель, двигаетесь на небольшие расстояния, и автомобиль долго простаивает без движения, то для такой батареи необходима ежемесячная плановая зарядка аккумулятора специализированным зарядным устройством, подходящим именно для кальциевых батарей.

После того, как электролит прогрелся до 20-25°С еще раз замерим напряжение и плотность. Теперь мультиметр показывает напряжение 12.45 В, а плотность в банках от 1.22 до 1.24 г/см3, что все равно указывает на недозаряд батареи.

Есть одна проблема, которая хоть раз, но случалась у любого автомобилиста. Она заключается в неправильной работе аккумулятора, хотя жидкость, которая используется в качестве электролита, присутствует там в достаточном количестве. Чтобы устранить неполадки, нужно проверять не объём вещества, которое находится внутри, а его плотность. Для этого используют прибор под названием ареометр, шкала которого как раз и показывает эту характеристику.

Важность плотности электролита

В качестве автомобильных аккумуляторов в основном используют свинцово-кислотные батареи. Электролитом в них выступает серная кислота, а точнее — её водный раствор. Именно от её удельного веса и зависит нормальная работа этой комплектующей. Такое состояние ещё называют степенью закислённости смеси.

Измеряется она в граммах на кубический сантиметр. Типовые значения составляют при нормальной температуре 25 градусов Цельсия. Основные показатели:

• В стартерной батарее — 1,26−1,28.
• В стационарной — 1,22−1,23.

Принцип действия ареометра

Чтобы измерить плотность жидкостей внутри аккумулятора, есть специальный прибор — ареометр. Он выглядит как большая пипетка, внутри которой находится рабочее тело с нанесёнными на него измерительными шкалами. Одна из них позволяет измерять плотность электролита, другая — уровень тосола.

Принцип действия ареометра можно объяснить законом гидростатики: сила, с которой жидкость выталкивает объект, будет равняться её плотности. Таким образом, чем она плотнее, тем менее значительным будет то усилие, с которым она пытается вытолкнуть на поверхность объект, погружённый в её толщу.

Устройство ареометра простое, он состоит из таких частей:

• Колба для забора жидкости.
• Резиновая груша, создающая внутри отрицательное давление, всасывающее электролит.
• Рабочее тело со стеклянным поплавком, измерительной шкалой и балластом, который позволяет ему оставаться на плаву.

Чтобы измерить ареометром плотность, нужно осуществить несколько простых действий. Стоит заметить, что все процедуры следует проводить при температуре, близкой к значениям комнатной. Если аккумулятор до этого был на морозе или под воздействием жары, лучше дать ему постоять до того момента, когда он нагреется или, наоборот, остынет. Это необходимо для того, чтобы снять как можно более точные показатели: температура сильно влияет на величину плотности жидкости.

Принцип правильного использования прибора:

1. Сборка. Плавающее тело со шкалой помещается в заборную колбу, к которой подсоединяются груша и пипетка.
2. Далее нужно сжать грушу, погрузить пипетку в жидкость и набрать в неё небольшой объём электролита.
3. Считать показатели.

Шкала прибора, как правило, выполнена так, что разберётся в его показателях любой человек. В случае с измерением уровня электролита данные будут в процентах от общего объёма жидкости внутри. Если он высок, значит, аккумулятор заряжен и исправен. Если низок — необходима зарядка. Когда поплавок погрузился ниже критического значения, батарею придётся заменить, так как причиной этого могут быть обрывы электрической цепи внутри или неисправные электроды.

Чтобы ареометр служил дольше, после каждого использования нужно промывать его проточной водой. Электролитическая жидкость содержит растворы кислот и отдающих ионы металлов, а потому может повредить стеклянные компоненты и привести к выходу их из строя.

Разновидности устройства

Так как метод определения плотности путём измерения выталкивающей силы может применяться не только в случае с автономными источниками питания, существует несколько видов ареометров. Они отличаются как по величине, которую определяют, так и по назначению для различных типов смесей.

Так как величина плотности в математическом определении является отношением массы к объёму, по виду производимого измерения приборы делятся на ареометры постоянной массы и постоянного объёма.

Нанесённые на плавающее тело шкалы позволяют применять прибор в разных областях практических измерений. Например:

• Солемеры — устройства для определения концентрации солей в водном растворе. Используются, кроме прочего, для того, чтобы узнать степень засоленности почвы разных районов.
• Лактометры — измеряют жирность молочной продукции.
• Спиртометры — процентное соотношение спирта и растворяющей жидкости для определения крепости алкогольных напитков и продуктов брожения.
• Сахарометры — позволяют узнать степень концентрации сахаров, растворённых в воде или другой жидкости.

Чтобы повысить точность проводимых операций по измерению величин, кроме нанесённого на ареометр рисунка со шкалами он комплектуется термометром. Это позволяет добиться сравнительных результатов по влиянию температуры на конкретную жидкость и изучить механизм её изменения при потеплении или похолодании.

Техника безопасности при работе

Одним из действующих веществ внутри аккумулятора является соляная кислота, поэтому любой забор жидкости для измерений опасен для человека. Должны соблюдаться меры безопасности при работе с ареометрами.

Все действия нужно выполнять в плотных резиновых перчатках и одежде с длинными рукавами. Для защиты глаз можно использовать пластиковые или стеклянные очки. Рекомендуется использовать плотный передник, который убережёт одежду от порчи.

Если электролит каким-то образом всё же попал на кожу или в глаза, необходимо незамедлительно промыть область поражения большим количеством проточной воды, чтобы избежать повреждения тканей и органов. Нейтрализация активной щёлочью здесь не поможет, так как полученные соединения могут только усилить ожог. Лучше добиваться понижения концентрации обычной водой.

Из-за большой токсичности веществ, образующихся внутри аккумулятора в процессе его работы и зарядки, нужно обеспокоиться хорошей вентилируемостью помещения, в котором будут проводиться замеры. Иначе можно получить серьёзные ожоги дыхательных путей и лёгких парами кислот.

После работы с прибором его нужно тщательно промыть под проточной водой для удаления кислоты с поверхности заборной пипетки и внутренних стенок устройства. Коррозийные и плавящие свойства кислот могут негативно влиять на долговечность ареометра.

В повседневной жизни приходится встречаться с тем, что требуется проверить плотность какого-нибудь вещества, например, спирта, кислоты, молока. Для этого применяют ареометр, им также проверяют плотности электролита. Если хозяин автотранспортного средства рассчитывает, что аккумулятор будет работать как можно дольше, ему надлежит проверять, какая плотность у электролита. Для чего нужен ареометр — прибор, позволяющий замерять уровень закисленности раствора в ячеях батареи.

Что такое ареометр

Ареометр — это стеклянный поплавок, расширяющийся вниз и наполненный увесистой массой — балластом, работающий согласно закону Архимеда.

Применяют кое-какие виды ареометров для замера кислотности и температуры тосола. Устройство заключает в себя:

• Ареометр.
• Грушу.
• Стеклянную пипетку, в которой располагается сам прибор.
• Плотную пробку.
• Заборник.

Виды ареометров

Ареометр бывает нескольких видов, для практического использования на ареометр наносят шкалу в соответсвии с разведенным веществом, например:

• Спиртомер — показывает процент алкоголя, используется для измерения крепости напитка.
• Лактометр — показывает процент жира, используется для контроля качества молока.
• Солемер — применяют для измерения солености жидкости.
• Сахаромер — используют при определении концентрации растворенного сахара.
• Алкоголеметр или спиртометр – замеряет крепость алкогольных напитков в процентах. Чем больше в жидкости примесей, тем хуже спиртосодержащая жидкость по качеству. Спиртометр бывает стеклянный и металлический, применяется в житейских и в индустриальных целях. Проанализируем стеклянный спиртометр для домашнего использования. При применении необходимо спустить его на дно емкости, чтобы верхняя его часть не всплывала и чтоб он не задевал стенок, так как показания будут неправильными. Температура должна быть около двадцати градусов. Домашний универсальный ареометр замеряет крепость в градусах от нуля до девяноста пяти процентов спирта в воде. Его величина — десять сантиметров, что позволяет мерить крепость в стопке, благодаря этому его прозвали рюмочный спиртометр. Есть также виномер — ареометр, который замеряет количество сахара в спирте при ферментации, используется для ликеров, вин, пива и браги.
• Лактоденсометр или лактометр устанавливает процент жира в продукции из молока. В молоке не должно быть воды. Ее попадание возможно как специально, так и случайно при промывании оборудования для доения бурёнок. Вследствие этого на предприятиях применяют лактометр для контроля качества молока.
• Солемер или TDS метр распознаёт химический состав воды и имеющиеся в ней соли. Состоит из корпуса, экрана с электродами, функционирует от батареи. Он устанавливает жесткость воды, и с его помощью можно узнать, годная ли вода для использования в пищу. Применяют при выборе рыб для аквариума, так как разным видам рыб подходит вода неодинаковой жесткости. Для комнатных растений подойдет только жесткая вода, вследствие того, что в грунте обычно много извести, которая при поливе становится щелочным раствором. В особенности мучатся от излишне мягкой воды орхидеи и виды Бушмелевых. На предприятиях прибор применяют для очистки воды в резервуарах.
• Рефрактометр или сахаромер замеряет скопление сахара в сахаросодержащих жидкостях. На заводах, производящих сок, устанавливает спелость овощей и фруктов. При развитии плода крахмал с помощью гидролиза обращается в сахар, и из этого плода можно производить сок. Сахаромер работает от солнечной энергии, прочие источники питания не потребуются.

Как правильно пользоваться ареометром

От плотности и концентрации электролита зависит работоспособность аккумулятора автомашины и важно проверять и регулировать этот параметр своевременно.

Аккумулятор автомобиля это источник тока с гальваническими реакциями. Электролитом служит раствор кислот и щелочей определенной плотности. Нормативные показатели колеблются от 1,22 до 1,29 грамма/см3 при температуре от 20 до 30 °С.

Уменьшение плотности на 0,01 грамма/см3 говорят о разрядке аккумулятора на 5-6 %. При зарядке она поднимается до нормы. При многочисленных перезарядках плотность жидкости изменяется и необходима ее корректировка. Ее производят, доливая дистиллированную воду или кислоту с промежуточными измерениями.

Плотность — это масса серной кислоты, перемешанной с водой по отношению к целому объему раствора, то есть уровень закисленности смеси. По закону гидростатики при погружении тела в жидкость его вес равен массе вытесняемого объема жидкости. По этому принципу действует ареометр, он с аккуратностью устанавливает кислотность смеси в граммах/см куб.

Замерить плотность жидкости в аккумуляторной батарее несложно, но это требует опрятности и внимания.

Пошаговое руководство по измерению плотности электролита в аккумуляторной батарее

• Измерять плотность электролита аккумулятора можно, если со времени его зарядки миновало около 6 часов. Необходимо вывернуть все заглушки аккумуляторных ячеек.
• Взять прибор и спустить вертикально в ячейку аккумулятора. Прибор выглядит, как стеклянная колба, в которой имеется поплавок – ареометр со шкалой, а на окончании прибора резиновая груша для отбора электролита. Набираем некоторое количество кислоты, чтобы ареометр плавал без затруднений. Смотрим на шкалу, снимаем показания. У электролита с большой плотностью поплавок плавает выше. Единица замера плотности – килограмм на кубический дециметр, литр.
• Смотрим показания. Плотность должна быть около 1,24 килограмма на литр. Различие замеров в остальных аккумуляторных ячейках составляет 0,03 килограмма на литр. При низкой плотности требуется подзарядить аккумулятор.
• При нормальных показаниях завинчиваем заглушки. Необходимо применять оригинальные заглушки с прокладками.
• Если показания прибора не в норме, меняем аккумулятор.

Техника безопасности

При работе с электролитом необходимо придерживаться критериев безопасности. Следует облачиться в защитных перчатки, очки, одежду и обувь. Необходимо не допускать попадания электролита на раскрытые части тела и в глаза. Все действия необходимо проводить в тепле, в вентилируемом помещении, так как выделяется токсичный газ.

При попадании кислоты в глаза или на кожу необходимо в изобилии промыть водой. Если тяжёлый ожог, то нужно выпить максимум теплой воды, принять анальгин. После этого надо быстро направиться в лечебное учреждение. Если кислота угодит на одежду, то её необходимо выкинуть. При работе с антифризом нужно тоже соблюдать меры безопасности. Пробку радиатора открывают только лишь после совершенного охлаждения жидкости для предупреждения ее выброса и получения ожогов.

После использования ареометр промывают в проточной воде. При соблюдении этого условия прибор проработает не один десяток лет.

Популярные модели ареометра

Производители предлагают различные виды приборов, разнящиеся стоимостью, внешним видом и функциями.

• Sparta 549125. Модель компактных габаритов с крепким стеклянным корпусом и незначительной ценой.
• SKYBEAR 623000. Недорогой китайский аналог, неплохая вещь за маленькие деньги.
• Орион АР-02. Для электролита отечественного производства (НПП Орион г. Санкт-Петербург). Емкость изготовлена из стекла, поплавок к ней иногда пристаёт, что заставляет понервничать при измерениях.
• Рефрактометр (цифровой ареометр). Для профессионального применения. Измеряют характеристики всевозможных жидкостей, в том числе, кислотность электролита и температуру тосола. Дорогостоящая модель, но очень удобно настраивается по дистиллированной воде.

С помощью ареометра можно получить определенные данные о состоянии аккумуляторной батареи. Требуется следить за плотностью электролита. Уровень и плотность электролита — это важные параметры для хорошей работы аккумулятора.

«>