Kurşun akülerde bakım, şarj, deşarj ve arızalar

Katılım
7 Şubat 2017
Mesajlar
1.667
Makaleler
4
Çözümler
40
i.jpg


Merhaba. Aküler prensip olarak şarj esnasında elektrik enerjisini kimyasal enerjiye, deşarj esnasında ise kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürler.

Kurşun asitli akülerde elektrolit olarak sülfirik asit, nikel kadmiyumlu akülerde ise elektrolit olarak potasyum hidroksit kullanılır.

KURŞUN ASİT AKÜLER:

Akü bir dış muhafaza muhtelif sayıda pozitif ve negatif plakalar ve bu plakalar arası izalasyonu sağlayan seperatörler ile kimyasal olayların cereyan ettiği ortam olan elektrolitten oluşur.

Bu aküleri kendi içinde;
1- Sulu şarjlı
2- Kuru şarjlı olarak da ikiye ayırabiliriz.

Sulu şarjlı aküler: Bu aküler imal edildikten sonra elektrolitleri ilave edilip şarjlı şekilde piyasaya verilirler. Ancak kullanmadan önce uzun süre muhafaza edilemezler.

Kuru şarjlı aküler: Bu akülerde imal edilmiş plakalar önce ayrı bir kapta şarja tabii tutulurlar. Tam şarj olan plakalar bu kaplardan alınıp su ve kimyasal maddelerle iyice yıkanıp havası alınmış fırınlarda kurutulup kendi esas kaplarına monte edilirler. Bu aküler belirli bir süre bu halde muhafaza edilebilirler. Kullanmak gerektiğinde normal elektrolitle doldurulup 1 saat beklenirse hemen 1/2 kapasitede enerji elde edilir.

Aküleri uzun süre muhafaza etmek için akü şarj edildikten sonra elektroliti boşaltılıp saf su ile doldurulur. Sürenin uzun tutulması için bu işlem tekrarlanır ve 15 günde bir şarja bağlanır.

Şarj ve deşarjın kimyasal analizi:

Deşarj:
Elektrik akımı deşarjda pozitif plakalar üzerinden aktif materyal olan kurşun dioksidi kurşun sülfata dönüştürür. Bu kimyevi değişiklikte elektrolitteki sülfirik asit kullanıldığından deşarj sonunda elektrolit sülfirik asit zayıf kalır. Aşırı deşarj aşırı sülfatlaşma oluşturur plakalar açık bir renk alır beyazlaşmaya başlar ve nihayet tamamen beyazlaşır.

Şarj: Yukarıdaki kimyevi olayın yönü değişir ve plakalardaki kurşun sülfat, kurşun dioksit ve sünger formunda kurşun olur

Gerilim sınırları: Asitli akülerin normal gerilimi 2 volttur. İlk gerilim, içinde kimyasal olayların meydana geldiği elektrolitin yoğunluğu ile ilgilidir. Pratik olarak ilk gerilim asidin yoğunluğu+ 0,84 formülü ile bulunur. Örneğin asit yoğunluğu yani bomesi 1260 gr/cm3 ise ilk gerilim 1,26+0,84= 2,1 volttur.

Akümülatörlerden akım çekildiğinde, akünün iç direnci dolayısı ile ohm kanunu gereği bir gerilim düşümü meydana gelir. Ayrıca elektrolit yoğunluğunun düşmesi ile de sürekli bir gerilim düşümü olur.

Akülerde %10 deşarjdan sonraki gerilime başlangıç gerilimi denir. Akülerde deşarj sonu gerilimi 1,8 volttur. Bu gerilimin altına inilmez ve deşarja son verilir. Deşarj kesilir kesilmez eleman voltajı yükselmeye başlar. Bunun nedeni akımın sıfıra inmesi ile omik gerilim düşümünün ortadan kalkması ve elektrolit yoğunluğunun yükselmesidir. Bu olaya bataryanın kendine gelmesi denir.

Şarj akımının yüksek olmadığı hallerde şarj neticesi eleman voltajı 2,4 volta yükseltilir. Bu gerilime gazlanma gerilimi denir. Maximum şarj sonu akımlarının kullanılması halinde yani şarja devam edilmesi halinde eleman gerilimi 2,7 volta kadar yükselir ancak bu akünün ömrünün kısalması ona neden olur.

Akülerde kapasite: Bir akünün verebileceği akımla bu akımı alabildiğimiz saat cinsinden zaman çarpımına kapasite denir. Birimi amper/saattir (a/h). Kapasite plakalardaki aktif madde miktarı deşarj akımı sıcaklık ve şarj miktarına bağlıdır. Başlangıç kapasitesi akü tipine göre %65 ile %95 arasındadır. ve 10 ile 100 şarj-deşarjdan sonra %95'e yükseltilir.

Akülerde verim: Şarj ve deşarj olaylarında her ne kadar kimyasal olaylar ters olarak cereyan etse de bu olaylarda bazı kayıplar olduğu malumdur ve buradan verim ortaya çıkar. Akülerde verim: (a*h) verim= deşarj / şarjdır yani verim=Alınan enerji/verilen enerjidir.

Örneğin akünün 100 a/h'lik bir kapasite vermesi için 120 a/h'lik bir kapasitede şarj edilmesi gerekir. Normal durumlarda bu durumda verim %83-%85'ler arasında kalır.

Bir akü tipine göre günde bir defa deşarj edilmek suretiyle 350 ile 1400 defa deşarja dayanabilir. Deşarj sayısı akü ömrünü verir.

Akülerde sıcaklığın etkileri:

Akülerde sıcaklığın büyük etkisi vardır. Batarya soğuk iken kapasite önemli miktarda azalır. kapasite normalde 25-30 derecelerde tespit edilir. Sıcaklık yükseldikce kapasite artar. Örneğin 0 derecede kapasite %70'e kadar düşer. Normal sağlam aküde şarj esnasında 10-12 derece ısı artışı olabilir. Ancak plakalarda kısa devre varsa ayrıca içten ısı artışı da yükselir. Azami sıcaklık 40 derecedir. Isı daha da artarsa seperatörler yanabilir ve izolasyon özelliğini kaybeder. Kauçuk seperatörlerde 55 dereceye kadar dayanabilirler. Tam dolu bir akü boşta bekletilecek olursa her gün %1 kapasite kaybeder.

ŞARJ ÇEŞİTLERİ:

1- Uygun akımla tam şarj
2-Yüksek akımla aşırı şarj
3- Alçak akımla aşırı şarj
4- Düşük şarj
5-Eşitleme şarjı
6- Tahrik şarjı
7- Muhafaza şarjı

1- Uygun akımla tam şarj: Kapasitenin 1/20'si ile yapılan şarjdır. eleman voltajı 2,4 Volt'a geldiği zaman son verilir. Bu şarjın amacı elektrolitin gazlanmasını sağlamaktır. Akım daha da artırılabilir. bu zamanda akımı akünün sıcaklığı belirler. Şarj sonu tesbiti için için elemanlardan gaz çıkışı, eleman voltajının 2,4 volt olması, 2 saat içinde yoğunluk ve voltajın değişmemesi ve + plakaların kahverengi - plakaların süngerimsi gri bir renk alması gerekir. Yoğunluk 1200- 1280 gr/cm3 arası değişebilir.

2-Yüksek akımla şarj: Plakalardan gözle görülecek şekilde parçacıkların kopması ve kabın dibine çökmesi ve elektrolitin kahverengi bir renk alması görülürse akülerin yüksek aşırı şarja maruz kaldığı anlaşılır. Tavsiye edilmez.

3- Düşük şarj: Bataryaya çok az şarj akımı verilirse sülfatlaşma dolayısı ile arıza meydana gelir. Sülfatlaşma yeni ise normal şarjla aktif hale getirilebilir. Ancak sertleşmişse uzun süreli bir şarja ihtiyaç vardır. Sülfatlaşma kapasiteyi düşürür.

4-Eşitleme şarjı: Amaç elemanlar arası eşitsizlikleri ortadan kaldırmaktır. Bilinen akım sınırları içerisinde voltaj ve yoğunlukları 2 saat süresince sabit kalacak şekilde yapılan şarjdır. Sürekli aralıklarla şarj edilmeyen yada çok fazla kullanılmayan aküler her hafta eşitleme şarjına tabi tutulmalıdır.

5-Tahrik şarjı: Akülerin sağlamlık kontrolü şarjı da denilebilir. 15-20 dakika tam şarja tutulan akülerin tüm eleman gözlerinin voltajı ölçülür. Elemalar arası eşitsizlik varsa eşitleme şarjı yapılır.

6-Muhafaza şarjı: Aküler uzun süre servis harici olursa kapasite kaybederler. Aküleri korumak için kapasitenin 1/20 sinin %3'ü ile sürekli şarjda tutulurlar.

Deşarj: Genel olarak deşarj akımının sınırı olmadığı kabul edilir.

Arıza belirtileri: Akülerde gaz çıkışı yoksa yoğunluk ve voltaj düşükse plakalarda beyazlaşma sülfatlaşma varsa arızalı kabul edilir.

Arıza sebepleri: Aşırı şarj nedeniyle bilhassa + plakada aktif maddenin kaybolması, seperatörlerin bozulması ve su kaybı. Noksan şarj sebebiyle yoğunluğun düşmesi ve plakaların açık gri bir renk almasıdır. Terminallerin bozulması ve kısa devreler, plakaların aşınması elektrolit seviyesinin düşmesi, ve bu düşüş sonrası donma, kötü temas sonrası plakalarda kopma ve sülfatlaşma oluşur. Sülfatlaşmış akülerde sülfat gidermek için şu işlemler uygulanır.

1- Elektroliti boşaltılıp yoğunluğu 1000-1050 gr/cm3 değerinde elektrolit konulur
2- Bir saat dinlendirilir
3- Düşük bir akımla hücre voltajları 2,4 volttan düşük olacak şekilde şarja bağlanır.
4-Şarj müddetince 40 derecenin üstüne çıkılmaz
5-Sülfat çözülmeye başlayınca yoğunluk kendiliğinden yükselir
6-Yoğunluk 1200 gr/cm3 değerine geldiği halde plakalarda beyazlık varsa elektrolit boşaltılıp yenilenir.
7-Akü normale dönünce yoğunluk normale ayarlanır ve akü normal şarja alınır.

Akü elektrolitinin hazırlanması: Aküye karışım yapılırken asit su içine ilave edilir. Kesinlikle asit içine su dökülmemelidir. Patlama riski vardır. Sıcaklık 60dereceye gelince işleme son verilip soğuması beklenir. Karışım 1300 gr/cm3 yoğunluğunda olmalıdır.

Akülerde kapasite testi: En az 6 ayda bir yapılmalıdır. Aküler kapasitenin 1/15 i ile deşarj edilir her saat başı ısı yoğunluk ve eleman voltajları ölçülür. Herhangi bir elemanın voltajı 1,8 volta düştüğü zaman deşarja son verilir. Aküler testten hemen sonra şarja alınmalıdır.

“Alçak akımla yapılan aşırı şarj” işlemi ile “yüksek akımla yapılan aşırı şarj” işleminin farkı

Yüksek akımla yapılan aşırı şarj; (kapasitenin 1/10’un değerinden çok fazlası; 1/5‘i, 1/4’ü gibi) akü seperatörlerinin (Yapıldığı malzemeye göre değişir) veya akü plaka ızgaraları arasına preslenmiş aktif elemanlarının, aşırı olarak çıkan gaz çıkışları ve oluşan aşırı sıcaklık yüzünden elektrolit sıvısına karışacaktır. Eğer bu kopan parçalar doğrudan doğruya da + kutuptan kopmuşsa, elektrolit, kurşun dioksitin karekteristik rengi olan (Koyu kahve ile açık kahverengi arasındaki) renge boyanarak gözle görülür duruma da gelecektir.

Yüksek akımla yapılan aşırı şarj işlemi, akünün ömrünün kısalmasına ve iç malzeme yapısının fire vermesine, dolayısıyle de akünün direk kapasite kaybına, elektrolit sıcaklığının da aşırı artmasına, normalinden çok fazla girilen bu güç değeri (Yani volt*amper çarpımının güç değeri olarak aküye doğrudan verilen akü şarj akımı) elektrolitin kimyasal reaksiyonunun daha hızlanması, bu nedenle ek olarak açığa çıkan ısı ve elektrolitin joule etkisi nedeniyle kendi içinden yüksek akımları akıtırken, buna tıpkı bir rezistans gibi tepki verip, bu şekilde bir ek ısıyı da daha açığa çıkarması neden olabilmektedir de diyebiliriz.

Yüksek akımla yapılan aşırı şarjın bu olumsuz etkisine karşın düşük akımla yapılan aşırı şarjın ise, aküye ömür faktörünü kısaltan veya elektrolit sıcaklığını, gazlanmayı aşırı arttırıp da, preslenmiş aktif maddeleri dökebilme etkisi yoktur. Yani bu şarj işlemi elektrolite belirli bir su kaybından fazla başka bir zararı da olmaz. Örneğin 60 amper-saat kapasiteli bir aküyü 0.7 amperlik şarj akımıyla sabit 13.80 Volt D/C gerilimi ile günlerce de bu şarj akımında kalacak halde prizde unutabilirsiniz. Akü hücre gerilimi en fazla 13.80 volta çok yaklaşabilir, ama tam 13.80 volt olamaz. (Nedeni 13.80-13.80=0 akım geçişi nedeniyle bu değere gelebilmesinin de teorik olarak imkansız oluşudur.) Ancak teorik olarak şarj akımının tam kesilmesi gerekirken, çok düşük amper değerinde sızıntı akımı yine de akü 13.80 volta çok yaklaşmış olsa da yine de geçer. Ama geçen bu sızıntı şarj akımı, akünün elektrolit su seviyesini, hiçbir zaman kritik bir seviyenin çok altına düşürecek ölçüde değildir.

Tampon Şarj: Kapasitenin 1/20’sinin sadece %3’ü ile, örneğin 12 volt, 60 amperlik aküyü 60/20=3 A; 3*(3/100*3)=0.090=90 mA ile yapılan bu şarj türüne tampon şarj, koruyucu şarj (veya muhafaza şarjı) denir. Şarj akım değeri kapasitenin en fazla 1/10’u ve ve sürekli 13.80 voltluk (Akım ve gerilim sabit) sürekli şarjda kalacak şekilde yapılan bu şarj türüne de biz "trickle şarj" deriz.

Alıntı: Değişik forumlardan, kaynaklardan alınmış alıntılarla yapılmış derlemedir. Kolay gelsin.
 
Son düzenleme:

Ercan OZAN

Hectopat
Moderatör
Katılım
16 Şubat 2016
Mesajlar
991
Makaleler
2
Çözümler
5
Yer
Ankara
Elinize sağlık, oldukça detaylı ve açıklayıcı bir makale olmuş.
Elinize sağlık, çok güzel ve açıklayıcı bir makale olmuş. Benim aklıma istemsizce şu video geldi nedense konuyu görünce. :)


Adam hem kalıpçı hem kaynakçı hem işçi hem de kalite kontrolcüymüş :)
 

Affansen

Decapat
Katılım
17 Nisan 2020
Mesajlar
3.906
Makaleler
1
Çözümler
18
Yer
Bursa
Elinize sağlık. Uzun ve detaylı yazılarınızı seviyorum çünkü her şeyi açıklaya açıklaya anlatıyorsunuz. 😀🙃
 
KS
Yeni Teknik Sembol
Katılım
7 Şubat 2017
Mesajlar
1.667
Makaleler
4
Çözümler
40
Elinize sağlık, çok güzel ve açıklayıcı bir makale olmuş. Benim aklıma istemsizce şu video geldi nedense konuyu görünce. :)

Merhaba. Geçen yaz bu videoyu youtube'da dikkatle izlemiş, ilkel şartlarda akü tamirini açıkçası çok da takdir edebilmiş, sağlık koşulları ve akü şarj cihazının kablolarının karışıklığı, düzensizliği, kalitesizliği,vb açısından ise biraz eleştirmiştim. Teknik bilgi, akü montaj ve tamiri, döküm için bazı hazır kalıpların olabilmesi, vb. açısından akü fabrikalarıyla yapılan iş açısından onlarla rekabet edebilecek olan bu boyutuyla belki takdir bile edilebilir. Ancak bu işteki çalışma koşullarının yetersizliği, kurşunun zehirli etkisine daha fazla açıklığı, işçi sağlığı ve iş güvenliği açısından gerekli önlemlerin pek alınamaması açısından açıkçası eleştirip biraz da üzülmüştüm. Ama sonuç olarak bu yolla kazanılan bir geçim parası vardır, buna saygı duymak da gerekiyor. Akü fabrikalarında en iyi (standart) şartlarda çalışan işçiler de (çalışanlar sadece robotlar olmadıkça) kurşunun temas yollu, havadan organizmaya geçen olası toksik etkisine her zaman açıklar, iyi bildiğiniz gibi. Kolay gelsin.
 
Son düzenleme:
Yukarı