بطاريات السيارة ..........

من طرف **المدير العام** السبت ديسمبر 03, 2011 9:22 pm

مقدمة:-
يعمل المركم المستخدم في السيارة على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية في أثناء التفريغ, و تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية و خزنها أثناء الشحن.

هناك نوعين من البطاريات :-
1- البطاريات السائلة
2- البطاريات الجافة

أولا:- البطارية السائلة ( المركم الرصاصي )
من أكثر أنواع المراكم استخداما في السيارات و سمية بالمركم الرصاصي و ذلك بسبب و جود المادة الفعالة في البطارية و المكونة من الرصاص

تركيب البطارية السائلة:-

1- الغلاف الخارجي:- يصنع من المطاط المضغوط أو البكالايت, و يقسم من الداخل إلى حجرات لاحتواء الصفائح و تسمى هذه الحجرات بالخلايا.

2- الغطاء العلوي:- يصنع من نفس مادة الغلاف الخارجي, و يعمل على حماية الأجزاء الداخلية للمركم من العوامل الخارجية, و يوجد في الغطاء فتحات بعدد خلايا المركم و ذلك لملئ المركم بالمحلول من خلالها.

3- الصفائح:- و هي عبارة عن ألواح على شكل شبكة تحتوي على فراغات تملئ بالمادة الفعالة ( أول أكسيد الرصاص أو الرصاص ) حسب نوع الصفائح, و تقسم الصفائح إلى نوعين رئيسيين.
أ ) الصفائح الموجبة:- تملئ فراغات الألواح الموجبة بمادة أول أكسيد الرصاص و تتميز بلونها البني الغامق.
ب ) الصفائح السالبة:- تملئ فراغات الألواح السالبة بمادة الرصاص ر, و تمييز بلونها الرمادي, و يزيد عدد الألواح السالبة عن الألواح الموجبة بلوح واحد.

ملاحظة:- كل خلية من خلايا البطارية تحتوي على مجموعة من الصفائح الموجبة و السالبة تفصل بينها ألواح عازلة, و مقدار فولطية كل خلية 2 فولط و المعنى من ذلك أن بطارية 12 فولط تحتوي على 6 خلايا.

4- الصفائح أو الألواح العازلة:- تصنع من مادة عازلة مثل البلاستيك أو المطاط أو الألياف الزجاجية, و تعمل على الفصل بين الألواح الموجبة و الألواح السالبة, و يكون احد سطحي الألواح العازلة ناعم الملمس و يكون من جهة الصفائح السالبة أما السطح الأخر فيكون ذات أخاديد و يكون من جهة الصفائح الموجبة, و تكون الصفائح العازلة مسامية و ذلك لتسمح بمرور المحلول من خلالها و انتقاله من الألواح الموجبة إلى الألواح السالبة.

5- غم/سم3.مركم الرصاصي:- يتكون المحلول من حمض الكبريتيك المخفف, و يضاف المحلول إلى المركم بحيث يغطي جميع الألواح, و يراعى في المحلول كثافته حيث يجب أن تكون بمعدل 1.25 غم/سم3.

آلية عمل المركم:-

تتلخص آلية عمل المركم الرصاصي بالتفاعلات الكيميائية التي تحدث أثناء عمليتي الشحن و التفريغ للمركم, و يمكن توضيح آلية العمل بالتطرق لكل مرحلة على حدا.

مرحلة التفريغ:- و تتلخص هذه المرحلة بعملية تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية و ذلك عند توصيل حمل كهربائي مع البطارية حيث يستهلك جزء من الطاقة الكهربائية المخزنة في البطارية.
نتيجة التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل البطارية تنفصل كبريت SO4 عن الهيدروجين H2 و تتحد مع الرصاص Pb على كلى الصفيحتين الموجبة و السالبة مكونة كبريتات الرصاص PbSO4, وتتحد ذرة الأكسجينO2مع الهيدروجين مكونة الماءH2O

في نهاية مرحلة التفريغ يصبح المحلول عبارة عن الماء H2O و الصفائح الموجبة و السالبة مكونة من كبريتات الرصاص PbSO4

المعادلة الكيميائية أثناء مرحلة التفريغ

PbO2 + Pb + 2H2SO4 _______________ PbSO4 + PbSO4 + 2H2O

مرحلة الشحن:- وتتلخص هذه المرحلة بإعادة تحويا الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية و تخزينها داخل البطارية, و تتم مرحلة الشحن بتوصيل البطارية مع مصدر للتيار المستمر مثل المولد أو جهاز الشحن, التفاعلات الكيميائية التي تحدث في هذه المرحلة معاكسة للتفاعلات الكيميائية التي تحدث أثناء التفريغ

المعادلة الكيميائية أثناء مرحلة الشحن

PbSO4 + PbSO4 + 2H2O ___________________ PbO2 + Pb + 2H2SO4

ما المقصود بسعة المركم و جودة المركم:-
عندما تذهب لشراء بطارية السيارة فيقول لك البائع يوجد لدينا بطارية 65 أمبير.ساعة أو 45 أمبير. الساعة فما المقصود بهذا.
هذا ما يقصد به سعة المركم و يمكن توضيحها بما يلي

تعرف سعة المركم:- بأنها مقدار ما يعطيه المركم من أمبير ساعة قبل انخفاض فولطية كل خلية إلى 1.8 فولط, و بمعنى أخر انه إذا استخدمنا بطارية سعتها 60 أمبير. ساعة ووصل معها حمل كهربائي يسحب منها تيار مقداره 6 أمبير فتستطيع البطارية تزويد الحمل الكهربائي بهذا التيار لمدة 10 ساعات.

العوامل التي تؤثر في سعة المركم:-
1- مساحة سطح الألواح الموجبة و السالبة
2- سمك المادة الفعالة على الصفائح
3- حجم و كثافة محلول البطارية
4- درجة حرارة المحلول
5- مسامية المادة الفعالة و الصفائح العازلة
6- معدل تيار التفريغ

أما جودة المركم فالمقصود بها كفاءة المركم و تعرف بأنها النسبة بين سعة المركم أثناء التفريغ و سعة المركم أثناء الشحن

ثانيا:- المراكم الجافة ( المراكم القلوي )

هناك نوعين من هذه المراكم حسب نوعية المادة الفعالة المكونة للصفائح الموجبة و السالبة
1- مركم نيكل – حديد
2- مركم نيكل _ كاديوم
تصنع الألواح الموجبة من الصلب الناعم غير قابل للصدأ و المكون من أكسيد النيكل, أما الصفائح السالبة فتصنع من الحديد أو الكاديوم, تحتوي البطارية الجافة على محلول هيدروكسيد البوتاسيوم ولكن لا يدخل هذا المحلول في التفاعل بل يستخدم كناقل لشحنا الكهربائية.

تحضير محلول البطارية
يتكون محلول البطارية من حامض الكبريتيك المخفف بنسبة ( 1: 4 ), و يضاف المحلول إلى المركم بحيث يغطي جميع الألواح, و يجب أن تكون كثافة المحلول ضمن المعدل الطبيعي و تتراوح من 1.25 – 1.28 غم / سم 3

طريقة إعداد محلول البطارية:-
1- إحضار وعاء بلاستيكي لا يتاثر بالمحلول
2- وضع كمية مناسبة من الماء المقطر داخل الوعاء
3- إضافة الكمية المناسبة من الحامض المركز على الماء بالتدريج
4- يجب تحريك المزيج بشكل جيد و قياس كثافة المحلول لتأكد من أنها ضمن المعدل الطبيعي
5- بعد عملية تحضير المحلول يتم إضافته إلى خلايا البطارية من خلال فتحات التعبئة
ملاحظة:- عندما تريد استبدال محلول البطارية القديم يجب أولا تفريغ البطارية من المحلول القديم بشكل جيد و غسل خلايا البطارية بالماء المقطر ثم إضافة المحلول الجديد

قياس كثافة محلول البطارية

يستخدم لقياس كثافة محلول البطارية ( جهاز الهيدروميتر ) و يتكون من أنبوبة زجاجية ذات نهاية رفيعة, و بصيلة مطاطية, و عوامة مدرجة في داخل الأنبوب.
و لقياس كثافة محلول البطارية يتم إتباع الخطوات التالية
1- افتح أغطية خلايا البطارية
2- اشفط كمية من المحلول بواسطة الهيدروميتر
3- اقرأ مقدار الكثافة التي تشير إليها عوامة جهاز الهيدروميتر
4- مقدار كثافة محلول البطارية تدل على حالة البطارية

فحص بطارية السيارة

يستخدم جهاز التحميل لفحص صلاحية البطارية حيث يعمل الجهاز على تحميل البطارية ( سحب تيار كهربائي يتناسب مع نوع الجهاز )
عند استخدام جهاز تحميل البطارية يجب إتباع الخطوات التالية
1- افتح أغطية خلايا البطارية
2- وصل أطراف توصيل الجهاز مع أقطاب البطارية _ الكيبل الأحمر مع القطب الموجب رو الأسود مع القطب السالب
3- اضغط على زر التحميل الخاص في الجهاز و راقب شاشة الجهاز
4- يجب أن لا تنخفض فولطية البطارية أكثر من 2 فولط ( أي أن لا يقل الجهد الكلي للبطارية عند عملية التحميل عن 10 فولط )

إعادة شحن بطارية السيارة

يتم إعادة شحن البطارية بتوصيلها مع مصدر لتيار المستمر ( شاحن البطارية ) القوة الدافعة الكهربائية له أعلى بقليل من فولطية البطارية

عند إعادة شحن بطارية السيارة يجب إتباع الخطوات التالية

1- فتح أغطية خلايا البطارية
2- توصيل أطراف جهاز شحن البطارية مع أقطاب المركم ( الكيبل الأحمر مع القطب الموجب و الكيبل الأسود مع القطب السالب )
3- تحديد فولطية جهاز الشحن حسب فولطية البطارية ( البطارية المراد شحنها 12 فولط يتم تحديد فولطية الجهاز على 12 فولط )
4- تحديد زمن و حالة الشحن ( شحن بطيء أو سريع )
أنواع البطاريات

البطاريات الجافة وهي المستخدمة في الكشافات والراديو

البطاريات السائلة وهي المستخدمة في السيارات والدراجات النارية.

فائدة البطارية في السيارة

ملاحظه : من مميزات التيار المستمر انه يمكن تخزينه لفترات طويلة .

1 – تخزين الطاقة الكهربائية .

2 - إمداد بادئ الحركة ( السلف ) بالتيار الكهربائي اللازم .

3 – إمداد بعض الدوائر الكهربائية بالكهرباء في حالة عدم دوران المحرك مثل ( الفلشر ).

4 – إمداد بعض الدوائر الكهربائية أثناء دوران المحرك.

أجزاء البطارية

1 - الصندوق وهو مصنوع من البلاستيك ومقسم إلى ستة أقسام أو خلايا ويركب بداخله جميع أجزاء البطارية .

2 – الألواح ويوجد داخل البطارية ثلاث أنواع من الألواح وهي:-

ا – ألواح موجبة شبكية الشكل وتصنع من ثاني أكسيد الرصاص ولونها بني.

ب – ألواح سالبة شبكية الشكل وتصنع من الرصاص ولونها رمادي.

ج – ألواح عازله تصنع من مادة عازله للكهرباء ولا تتفاعل مع محلول البطارية وغالبا من الصوف الزجاجي ( الفيبر كلاس ) وهي تفصل بين اللوح الموجب واللوح السالب .

3 – الكباري وهي مصنوعة من الرصاص و يتم توصيل الخلايا عن طريقها.

4 – الأغطية لكل خلية غطاء ويوجد به فتحه صغيره لخروج الغازات عند تفاعل محلول البطارية .

5 – قطبان احدهما سالب والأخر موجب ويرمز للقطب السالب (- ) والقطب الموجب ( + ).

6 – الخلية ويوجد بها عدد من الألواح السالبة متصلة مع بعضها عن طرق كبري وتتصل بالخلية الأخرى وألواح موجبه متصلة مع بعضها عن طريق كبري وتتصل بالخلية الأخرى وألواح عازله تفصل بين اللوح السالب والموجب .

7 – محلول البطارية وهو يتكون من 70% ماء مقطر أي خالي من الأملاح + أسيد ( ماء نار ) 30%.

والصورة التالية توضح أجزاء البطارية

اضغط هنا لمشاهدة الصورة بالحجم الطبيعي.

كل خليه تعطي 2 فولت فقط ويكون المجموع 12 فولت وهذا يتم عن طريق التوصيل على التوالي

أنواع التوصيل

يوجد نوعان من التوصيل الكهربائي

أولا- التوصيل على التوالي وطريقته ( – ) مع ( + ) وهذا النوع من التوصيل يرفع قيمة الفولت والأمبير ثابت أي إذا كان هناك بطاريتان ووصلنا البطارية ببطارية أخرى فنجعل السالب مع موجب البطارية الأخرى ينتج عن هذا ارتفاع في الفولت والأمبير ثابت .

مثال : لو وصلنا بطاريتان على التوالي كما هو واضح في الرسم نلاحظ أن الفولت أصبح 24 والأمبير 120 فقط وهذا التوصيل يتم داخل البطارية بين الخلايا أي أن سالب الخلية الأولى مع موجب الخلية الثانية وهكذا حتى يتبقى لنا موجب الخلية الأولى وسالب الخلية السادسة ويركب عليهما القطبان الظاهران على البطارية ( الأصابع )
والتوصيل على التوالي أيضا يستخدم في سيارات النقل الثقيل حيث تلاحظ انه يركب بطاريتان موصلات على التوالي كي نحصل على 24 فولت.

أيضا يستخدم في الكشافات اليدوية الراديو كما هو موضح في ألصوره الثانية للبطاريات الجافة.

اضغط هنا لمشاهدة الصورة بالحجم الطبيعي.

ثانيا- التوصيل على التوازي وطريقته ( – ) مع ( - ) و (+ ) مع ( + ) وهذا النوع من التوصيل يرفع قيمة الأمبير والفولت ثابت أي إذا كان هناك بطاريتان ووصلنا البطارية ببطارية أخرى فنجعل السالب مع السالب والموجب مع الموجب مع البطارية الأخرى ينتج عن هذا ارتفاع في الأمبير والفولت ثابت .

مثال : عند عمل اشتراك بين سيارة وأخرى .

نلاحظ أن مجموع الفولت 12+ 12 = 12 أي أن الفولت ثابت
والأمبير 120 + 120 = 240 أمبير أي أن الأمبير يرتفع بعكس التوصيل على التوالي .

*يوجد نوعان من البطاريات السائلة النوع العادي القديم الذي يعمل له صيانة والنوع الثاني الذي يسمى البطارية الالكترونية وحنا إذا صرنا ما نعرف الشيء نقول عليه الكتروني الفرق بين البطارية العادية والكترونية عفوا ( القلوية ) أن الأولى يعمل لها صيانة والقلوية لا يعمل لها صيانة لأن المحلول لو تعرض للهواء تقل فعاليته والعملية تجاريه لأن البطارية العادية إذا كانت صيانتها ممتازة تعمل لسنوات عديدة .

صيانة البطارية

1 – يجب تثبيت البطارية بشكل محكم حتى لا تهتز .

2 – يجب المحافظة على نظافة أقطاب البطارية وسطحها حتى لا يكون هناك تفريغ ذاتي للكهرباء.

3 – يجب المحافظة على مستوى محلول البطارية أن لا يكون زائد أو ناقص وهناك علامة في بعض البطاريات لمستوى المحلول خصوصا الشفافة والمستوى عادة يكون 1.5 سم من ألفتحه حتى سطح الألواح مع ملاحظة انه يضاف ماء مقطر فقط للبطارية.

4 – يجب التأكد من شد الكيابل على الأقطاب مع الحرص على النظافة حتى لا تشكل الأكسدة عازل ويظهر هذا في فصل الشتاء .
5 - اختبار كثافة المحلول بجهاز الهيدرو ميتر للتأكد من نسبة الأسيد مع الماء المقطر عند راعي البطاريات كما هو موضح في الصورة .
تحذير:
· احذر من استنشاق محلول البطارية أو لمس المحلول بيدك لشدة خطورته وإذا حدث ذلك غسل بالماء فورا .
· عدم تفريغ البطارية من الكهرباء بشكل سريع ومفاجئ لأن ذلك يؤدي إلى تلفها مثل أن تترك الأنوار تعمل والمحرك لا يعمل لمده طويلة علما أن بعض السيارات ألحديثه إذا حدث ذلك تنطفئ الدائرة الكهربائية آليا .
· الحرص قبل السفر أو الخروج للبر من سلامة البطارية وإذا كان هناك شك في صلاحيتها استبدلها .
· البطارية القلوية عند تفريغها كهربائيا مره واحده تتلف وهناك مؤشر على سطحها يبين ذلك إذا كان لونه ابيض فهذا يعني يجب استبدالها أما إذا كان اللون اخضر فان حالتها جيده عموما تعمل هذه البطارية إذا كان حال السيارة جيد إلى أربع سنوات وإذا كان حل السيارة متوسط من سنتان إلى ثلاث سنوات تقريبا .
· عند عمل اشتراك لسيارة أخرى تأكد من أن توصيل الكيابل متوازي أي – مع - و+ مع + وزد من سرعة المحرك .
* إحذر من زيادة البطارية بـ الأسيد ( ماء نار)
للفائدة:
نلاحظ أن هناك بطاريات حجم كبير جداً وهي 12 فولت وبطارية صغيره جداً مثل بطارية الدراجات النارية وهي أيضا 12 فولت ما هو الفرق ؟ الفرق في السعه أي الأمبير كلما كانت البطارية كبيرة كبرت خلاياها وزادة أعداد الألواح السالبة والموجبة وهكذا .