Как замерить плотность электролита 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.

Некоторое время на автомобильном рынке были популярны необслуживаемые аккумуляторы. Сегодня производители все чаще возвращаются к более практичным моделям, в которых есть отверстия для контроля уровня электролита и пополнения.

Для такой аккумуляторной батареи в домашних условиях можно организовать диагностику и техническое обслуживание. Для этой цели потребуется особенное устройство – ареометр.

Что такое ареометр

Прибор для измерения концентрации всевозможных растворов называется ареометр. Работа измерителя плотности реализована на основании всем известного физического закона.

Закон Архимеда утверждает, что если тело погрузить в жидкость, на него начнет действовать гидростатическая или подъемная сила. По модулю она будет равна весу жидкости, которую тело вытеснило, но противоположна ему по направлению.

Для практического применения шкалу ареометра градуируют в концентрации растворенного вещества. Автолюбителям будет полезен прибор для проверки плотности электролита и тосола.

Электролит и его свойства

Аккумуляторная батарея – важная деталь автомобиля, которая отвечает за быстрый гарантированный запуск в любых погодных условиях и непрерывную работу всех электрических модулей и систем. Транспортное средство не может считаться надежным при севшем аккумуляторе.

Необходимо регулярно проводить диагностику и обслуживание источника питания: проверять уровень и плотность электролита в аккумуляторе, пополнять водой, регулировать концентрацию, своевременно заряжать АКБ.

Определение

В источниках питания для автомобилей в качестве электролита используют раствор серной кислоты. Изготавливают его обязательно на дистиллированной воде. Он создает среду для накопления энергии. От качества электролита зависит количество рабочих циклов АКБ, его надежность и долговечность.

Важно! Также следует контролировать количество жидкости в АКБ, особенно летом. Раствор должен подниматься на один сантиметр выше пластин сепаратора.

Плотность

Чем больше серной кислоты присутствует в растворе, тем выше его плотность. Измеряют ее в г/см3 или в кг/м3.

Оптимальная плотность электролита подбирается индивидуально для каждого конкретного накопителя. В инструкции по эксплуатации указываются лишь рекомендованные значения.

Подобрать и поддерживать правильное значение очень важно, так как:

• низкая плотность ведет к снижению емкости устройства и необходимости частой подзарядки;
• высокая плотность способствует скорейшему разрушению накопителя: большое количество кислоты вызывает осыпание активного слоя пластин батареи.

С приходом зимы эта задача еще более усложняется.

Внимание! Чтобы избежать неожиданных неприятностей на дороге, необходимо раз в квартал или чаще производить измерение плотности электролита в аккумуляторе. Даже при незначительных отклонениях необходимо заряжать батарею.

Ориентироваться можно на следующие нормы плотности для разных регионов летний и зимний периоды:

• в тёплых климатических зонах – 1.23 г/см3 летом и 1.25 г/см3 зимой;
• в холодных регионах – 1.27 г/см3 летом и 1.29 г/см3 зимой;
• в средней полосе от 1.25 г/см3 летом до 1.27 г/см3 зимой.

Важно! Плотность электролита зависит от сезона и температуры раствора.

Зависимость плотности от уровня заряда

Еще плотность электролита зависит от состояния источника энергии. При разрядке АКБ концентрация серной кислоты снижается, поскольку она преобразуется в сульфат свинца. Соответственно, плотность электролита уменьшается. Во время зарядки аккумулятора происходит противоположный химический процесс.

Внимание! Чтобы получить верные значения, принято производить измерение плотности электролита, когда аккумулятор полностью заряжен. Оптимальные условия для снятия показаний: через 2-3 часа после окончания процесса заряда, при температуре 25ºС. Новый сертифицированный АКБ при температуре 25ºС должен показывать 1.28 г/см3 для средней полосы.

Как измерить плотность электролита

Регулярный грамотный уход может обеспечить 10 лет надежной работы аккумулятора. Для самостоятельного обслуживания необходимо знать, как пользоваться ареометром для аккумулятора и своевременно проверять кислотность электролита.

Конструкция прибора

Ареометр для электролита выполнен следующим образом:

1. Основой прибора является стеклянная трубка.
2. С одной стороны у трубки находится резиновая пипетка. Ее длинный носик легко достает до пластин аккумулятора. Исполнен он из резины, что не позволяет повредить внутренние детали источника питания.
3. С другой стороны стеклянной колбы устанавливается резиновая груша. Это насос, с помощью которого полость заполняется электролитом.
4. Внутри трубки находится поплавок-пикнометр, сверху находится бумажная шкала. Откалибрована шкала ареометра для раствора кислоты в кг/м3.

Меры безопасности

Прежде чем снимать показания ареометра, необходимо самым серьезным образом изучить правила безопасности и соответствующим образом подготовиться. Кислота едкое и агрессивное вещество, попадая на открытые участки тела, может вызывать тяжелые химические ожоги. Электролит способен безвозвратно испортить одежду и обувь.

Надо обязательно надеть защитные очки, резиновые перчатки, сапоги и фартук!

Внимание! При проведении работ категорически запрещено курить. В состав кислоты входит водород. Он взрывоопасен!

При поражении серной кислотой, ее необходимо как можно быстрее и очень тщательно в течение 10 – 15 минут смыть проточной водой. Если есть возможность, будет эффективно перед смыванием нейтрализовать кислоту щелочным раствором, например, водой с мылом или 10% раствором соды.

Инструкция: как правильно пользоваться ареометром

Снять показания можно в автомобиле, но лучше аккумулятор установить в помещении с хорошей вентиляцией на устойчивую горизонтальную поверхность.

Работать с АКБ надо осторожно: беречь от ударов, не переворачивать вверх дном, избегать коротких замыканий.

Чтобы проверить плотность электролита в аккумуляторе надо выполнить следующие шаги:

1. Сначала надо собрать прибор.
2. Снять крышки со всех банок аккумулятора.
3. Если в какой-нибудь банке окажется низкий уровень жидкости, то до измерения ее необходимо пополнить дистиллированной водой.
4. Опустить пипетку и набрать столько жидкости в колбу, чтобы поплавок свободно вертикально плавал, не касаясь стенок сосуда. Чем меньше кислотность, тем ниже он опустится.
5. Снять значение по шкале на уровне жидкости. В это время ареометр необходимо держать неподвижно и вертикально.

Внимание! После каждого измерения прибор необходимо тщательно промывать, удаляя остатки кислоты и антифриза. Это обеспечит его длительную и надежную работу.

Принцип работы ареометра

Проверка плотности аккумулятора ареометром производится с помощью погружения поплавка-пикнометра в измеряемое вещество и определения отношения массы жидкости к его объему. Фиксировать показания необходимо после наступления равновесия.

Интерпретация результата

Если показания плотности электролита в одной из банок АКБ, ниже по сравнению с остальными, это значит, что в ней короткое замыкание. Соответственно, аккумулятор не исправен. Его нельзя восстановить.

Равное значение плотности во всех банках (±0.01 г/см3) характеризует степень его заряженности и необходимость определенных действий.

Низкие значения всего аккумулятора могут быть из-за следующих проблем:

• накопитель сильно разряжен;
• аккумулятор бракованный;
• АКБ устарел, требуется его замена;
• источник питания сильно изношен, так как на нем постоянно работает двигатель.

Модели ареометров для электролита

Сегодня производятся самые разнообразные модели ареометров. Для личного использования имеет смысл приобрести простой недорогой аппарат.

Самые популярные у автомобилистов бюджетные модели, стоимостью не больше 600 рублей:

1. Аккуратный и демократичный ареометр для электролита Sparta 549125.
2. Большое количество положительных отзывов получил китайский недорогой прибор Skybear 623000.
3. Отечественный инструмент Орион АР-02 имеет заметный недостаток: поплавок прилипает к трубке, этот факт создает неудобства.

Существует цифровая версия – рефрактометры. Стоят они дорого, 800 рублей и выше. В основном их используют профессионалы. Цифровые приборы можно настраивать по дистиллированной воде и очень точно определять параметры.

Плотность электролита влияет на надежность и срок службы аккумуляторной батареи. Зная, как работает ареометр, можно самостоятельно, регулярно и корректно следить за уровнем кислотности и обслуживать АКБ, то можно продлить жизнь устройства на несколько лет, и за рулем всегда чувствовать себя уверенно и надежно.

Все профессиональные автомобилисты знают, что любой автомобиль требует ухода и обслуживания. Немаловажным в этом деле является поддержание в рабочем состоянии очень важного устройства – аккумуляторной батареи, которая обеспечивает запуск Вашего автомобиля и бесперебойную работу всех электрических систем.

Для того, чтобы аккумулятор служил долго, его необходимо обслуживать. Как мы знаем, наш аккумулятор в автомобиле заполнен электролитом и он выполняет важную роль в работе данного устройства. Об электролите мы подробно писали в статье «Что нужно знать об электролите в автомобильном аккумуляторе», а сейчас поговорим о том, каким прибором измерить важный параметр этого раствора кислоты и воды — плотность.

Что такое ареометр

Для начала «пару слов» о плотности, плотность — это удельный вес кислоты, которая смешана с дистиллированной водой, по отношению ко всему объему раствора. Если попроще – это кислотность данной смеси.

Измеряется плотность ареометром, принцип действия которого основан на законе Архимеда, в соответствии с которым на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, величина которой равна весу вытесненной данным телом жидкости.

Плотность исследуемой жидкости, в нашем случае электролита, можно определить по глубине погружения ареометра, т.е. объему жидкости, вытесненной им, и весу ареометра.

Конструкция ареометра для электролита

Ареометры бывают разные, все зависит от того, плотность какой жидкости Вы будете измерять. Так как этот информационный сайт о аккумуляторах, нас конечно интересует прибор, который в народе называется «автомобильный ареометр». Конструкция автомобильного ареометра довольно проста. Он состоит из:

1. Стеклянной или пластиковой трубки
2. Резиновой груши
3. Пипетки
4. Ареометра

К одному концу стеклянной трубки крепится резиновая пипетка с длинным носиком, чтобы достать до пластин аккумуляторной батареи. Почему резиновая, чтобы не повредить пластины и сепараторы аккумулятора.

Во внутрь трубки вставляется ареометр, который представляет из себя герметично запаянную стеклянную трубку, внутри которой с одного конца заложен балластный грузик (грузиком может служить металл, а может и какое нибудь другое вещество). С другого конца эта трубка перетекает в стеклянную палочку меньшего диаметра на которой нанесена измерительная шкала.

С другой стороны стеклянной трубки-корпуса крепится резиновая груша, с помощью которой мы и закачиваем электролит из аккумулятора в наш ареометр и обратно в банку батареи.

Есть конечно приборы для измерения плотности и немного другой конструкции. Например поплавковый “Индикатор плотности”, внутри полости которого располагается несколько пластиковых поплавков различного цвета.

Работает он по такому же принципу как и вышеописанный ареометр, на тех же законах физики. Точно так же электролит с помощью резиновой груши закачивается в прибор и всплывающие поплавочки показывают плотность раствора. Однако точность измерений таким “Индикатором плотности” оставляет желать лучшего, поплавки то всплывают, то не всплывают, хотя электролит один и тот же.

Техника безопасности при измерении плотности электролита ареометром

Прежде чем начать измерять ареометром плотность электролита Вашего аккумулятора, следует помнить, что Вы работаете с кислотой и необходимо соблюсти элементарные меры безопасности.

Обязательно нужно одеть очки для защиты глаз, резиновые перчатки фартук. Попадание электролита на открытые участки кожи и глаза вызовет химический ожог.

При попадании электролита на кожу либо глаза следует незамедлительно промыть эти места обильным количеством проточной воды в течениии 15 — 20 минут, после можно промыть обожженые участки мыльной водой или раствором воды с содой в концентрации чайная ложка на 200-300мл воды, этими действиями Вы понизите концентрацию химического вещества . Обработка пораженных участков кожи не отменяет вызов скорой помощи или срочного обращения в больницу.

Как измерить плотность ареометром

Чтобы измерить плотность электролита в аккумуляторе необходимо выдержать условия, от которых зависят показания наших измерений:

1. Аккумуляторная батарея должна быть заряжена
2. Сразу после зарядки замерять плотность нельзя, нужно подождать 3-5 часов.
3. Показания ареометра следует корректировать в зависимости от температуры электролита.

Наиболее точные данные будут при температуре раствора в 27 градусов С. Если температура ниже, нужно вычесть 0,004 доли единицы на каждые 6 градусов C, если выше прибавить тоже значение.

Перед тем как откручивать крышки банок АКБ, тщательно протрите поверхность батареи, чтобы грязь не попадала внутрь, это может послужить уменьшению срока эксплуатации Вашего изделия.

Сама процедура измерения довольно проста. Собираем ареометр: присоединяем к корпусу-трубке пипетку, в корпус помещаем денсиметр, и закрываем корпус с другой стороны резиновой грушей.

Поочередно в каждой банке измеряем плотность. Для этого опускаем носик-пипетку до пластин и в корпус ареометра с помощью резиновой груши набираем раствор кислоты. Не следует набирать очень много электролита, денсиметр может уперется в грушу и показания будут неточными, если раствора будет мало, то денсиметр не всплывёт. Необходимо набирать такое количество раствора кислоты, чтобы денсиметр без помех плавал.

Показания плотности нашего электролита можно посмотреть на пересечении шкалы ареометра и поверхности раствора. Учитывайте то, что у приборов бывают разные шкалы, в некоторых пишут показания в г/см3, но бывают шкалы и в кг/м3, тогда чтобы получить привычные нам цифры, показания нужно разделить на 1000.

В зависимости от значений которые Вы получили можно принять решение о корректировке раствора кислоты. Как поднять плотность электролита мы писали ранее в статье “Поднимем плотность электролита в аккумуляторе”.

У некоторых ареометров есть шкала для измерения плотности тосола ареометром. Для чего нужно измерять плотность тосола? Этот показатель в основном нужен зимой и в северных регионах страны. Дело в том, что по плотности тосола мы можем определить температуру его кристализации(замерзания), это очень важно при низких температурах для обеспечения нормального функционирования мотора автомобиля.

Обязательно промывайте ареометр после использования не менее трех раз и желательно дистиллированной водой. Эта простейшая процедура продлит жизнь Вашего прибора не на один год.

Продаваемые марки ареометров в России

Выбор марок ареометров на рынке нашей страны достаточно велик, но по факту они представляют практически одинаковые устройства. Различия только в качестве использованного материала для изготовления приборов.

Ареометр ИП1

Из общего однообразия выделяется ареометр ИП1, который изготовлен не с стандартным стеклянным ареометром, а с набором пластиковых палочек, напротив которых на корпусе написано своё значение плотности. После наполнения полости устройства электролитом палочки всплывают и значение плотности считывается по шкале с той, которая всплыла последней.

Предел измерения этого прибора от 1,19 г/см3 до 1,31 г/см.

Цена деления шкалы 0,02 г/см.

Ареометр ИП1 — “Индикатор плотности — 1” не совсем точный прибор, но он достаточно распространён среди автомобилистов, наверное по причине малой стоимости ( примерная стоимость в магазинах 100 рублей) и компактности.

Далее можно рассмотреть ареометры стоимостью от 100 до 250 рублей. Марок приборов в этом диапазоне достаточно много.

Ареометр Орион АР-02

На фоне всего этого многообразия выделяется продукция, уже знакомого нам по серии зарядных устройств, предприятия из Санкт-Петербурга ООО “НПП ОРИОН СПБ” ареометр Орион АР-02.

Это единственный прибор на который я нашел инструкцию. Её можно почитать и скачать здесь.

Принцип работы, техника безопасности и процесс измерения описан выше, давайте посмотрим как выглядят остальные экземпляры на картинках и о некоторых небольшое видео.

Ареометр для электролита Autovirazh AV-9901

Ареометр для электролита Sparta 549125

Отзывы в интернете о ареометре Sparta 549125 очень приличные, видимо изделие сделано качественно.

Ареометр для электролита SKYBEAR 623000

Из импортных ареометров в продаже моделей не много, но можно найти такие:

1. JTC-1039 BATTERY TESTER

Такие модели ареометров немного дороже, их стоимость уже будет варьироваться от 300 до 600 рублей. Они компактны и с эргономичным дизайном. Такой прибор приятно держать в руке, и его не надо собирать разбирать, что конечно удобно.

2. Hella Hydro Volt

Hella Hydro Volt — прибор для измерения плотности достаточно качественного исполнения. Компактный, интересный , в нем груша выполнена прямо в корпусе. Как пишут магазины: “Данная модель отличается высокой точностью, погрешность измерений не превышает 1 процента.“

Цена на данный прибор колеблется от 800 и даже до 1400 рублей, по данным интернет магазинов.