Accu Student booklet
Accu - INDEX - 2006-04-10-13:30 Accu Accu's vinden we overal, in auto's, pc's, laptops, draagbare mp3-spelers en mobiele telefoons. Een accu is eigenlijk niets meer dan een vat met chemicaliën die elektronen produceren. Chemische reacties die elektronen produceren worden elektrochemische reacties genoemd. In deze module zult u van alles over accu's leren. Van het basisidee in de praktijk tot aan de eigenlijke chemische reacties die in een accu plaatsvinden. Ook komen alle manieren aan bod waarop u een accu in een werkplaats kunt testen, inclusief de accutester. Inhoud 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 De werking van de accu Soorten accu's Ontwerp van accucel Accuplaten en elektrolyt Ontladen Opladen Specificaties Accu's aansluiten Veiligheid: waarschuwingssymbolen Hulp bij starten Gevaar voor het milieu Service en onderhoud De Volvo-accutester Opladen met een acculader Opladen door generator Oefening: Volvo-accutester Oefening: meten van de dichtheid van accuzuur Oefening: accubelastingtester Samenvatting Test 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 - INDEX -
Accu - BasElbattery01.swf - 2006-04-10-13:27 De werking van de accu De accu is een van de twee spanningsbronnen die het elektrische systeem van de truck van stroom voorzien. De andere is de generator. In de accu wordt chemische energie opgeslagen. Deze chemische energie wordt omgezet in elektrisch vermogen wanneer de lading wordt onttrokken aan de accu, ofwel wanneer de accu wordt aangesloten op een elektrische belasting. Als de motor is uitgeschakeld en de generator niet bezig is met opladen, levert de accu elektrische stroom aan een aantal onderdelen, zoals de parkeerverlichting. Als de motor wordt gestart, levert de accu elektrische stroom aan de startmotor, het contact en het brandstofsysteem. Als de motor draait, fungeert de accu als een energiereserve voor de generator als de capaciteit van de generator onvoldoende is. Het verwarmen van de achterruit kan bijvoorbeeld meer stroom kosten dan de generator op dat moment kan leveren. 1
Accu - BasElbattery02.swf - 2006-04-10-13:27 Soorten accu's Het soort accu dat in de meeste trucks is gemonteerd, is een loodaccu. Deze wordt zo genoemd omdat de accu platen van lood bevat en is gemaakt om energie te verzamelen. Er zijn drie soorten startaccu's: weinig onderhoud, semi-onderhoudsvrij en onderhoudsvrij. Weinig onderhoud Een accu die weinig onderhoud vereist, moet regelmatig worden onderhouden, bijvoorbeeld door de accuvloeistof bij te vullen. Dit soort accu heeft een aantal gaten die met doppen zijn afgedicht. Semi-onderhoudsvrij Een semi-onderhoudsvrije accu heeft nog minder onderhoud nodig dan een accu met weinig onderhoud, maar moet niettemin regelmatig worden bijgevuld. Dit soort accu beschikt over platen met minder antimonium. Onderhoudsvrij Een onderhoudsvrije accu hoeft niet te worden bijgevuld en beschikt daarom niet over gaten. Dit soort accu heeft een lood-calciumlegering op de platen. 2
Accu - BasElbattery03.swf - 2006-04-10-13:28 Ontwerp van accucel De accu is in zes ruimten verdeeld. Elke ruimte bevat een cel. De cellen zijn op ribben geplaatst. Resten uit de cellen verzamelen zich in de ruimten die door de ribben worden gevormd. Zo wordt voorkomen dat de resten kortsluiting in de accu veroorzaken. Een cel is een eenheid die elektrochemische stroom produceert. Elke cel heeft een capaciteit van 2,12 V. Omdat de accucellen serieel via een afgedichte aansluiting tussen elke ruimte met elkaar zijn verbonden, heeft de hele accu een capaciteit van 12,72 V. Een cel bestaat uit verscheidene negatieve en positieve platen die samen zijn gelast met connectors. De positieve platen worden in een groep gekoppeld en de negatieve platen in een andere groep. Deze groepen fungeren als elektroden. De groepen overlappen elkaar. Om te voorkomen dat de platen elkaar raken en kortsluiting veroorzaken, zijn er isolerende afscheiders tussen de platen geplaatst. 3
Accu - BasElbattery04.swf - 2006-04-10-13:28 Accuplaten en elektrolyt Elke plaat bestaat uit een rooster bedekt met een oppervlaktelaag van een actief materiaal. De platen zijn ondergedompeld in een geleidende vloeistof die uit elektrolyt bestaat, ook wel accuzuur genoemd. Omdat de platen uit verschillende materialen bestaan, wordt er spanning geproduceerd tussen de positieve en negatieve elektroden. Het actieve materiaal neemt deel aan het elektrochemische proces tijdens het laden en ontladen van de accu. Als de accu is opgeladen, bestaat het actieve materiaal op de positieve elektrode uit poreus loodoxide (PbO2). Als de accu is opgeladen, bestaat het actieve materiaal op de negatieve elektrode uit poreus lood (Pb), ook wel loodspons genoemd. Elektrolyt bestaat uit een mengsel van geconcentreerd zwavelzuur (H2SO4) en accuvloeistof (H2O). Accuvloeistof is gedistilleerd of gedeïoniseerd water. Wanneer de accu wordt opgeladen, bevat de elektrolyt ongeveer 26% geconcentreerd zwavelzuur en 74% gedistilleerd water. De dichtheid van het zuur is 1,28 g/cm3 bij +25 graden Celsius. 4
Accu - BasElbattery05.swf - 2006-04-10-13:28 Ontladen Als een accu wordt ontladen, d.w.z. als deze op een externe elektrische belasting wordt aangesloten, begint er een chemische reactie tussen de elektroden en de elektrolyt. De opgeslagen chemische energie wordt omgezet in elektrische energie en de elektrische stroom stroomt door de stroomkring. Dit proces wordt ontlading genoemd. Tijdens het ontladingsproces wordt het actieve materiaal op de negatieve en positieve elektroden (lood (Pb)) en de looddioxide (PbO2) omgezet in loodsulfaat (PbSO4). Tijdens deze reactie verbruikt het actieve materiaal op de platen het zwavelzuur (H2SO4) en wordt er water (H2O) gevormd. Dit leidt tot een afname in de dichtheid van de elektrolyt omdat water een lagere dichtheid heeft dan zwavelzuur. Tijdens de ontlading blijft de dichtheid afnemen. Na het ontladen is de elektrolyt bijna volledig omgezet in water. De dichtheid van het zuur is op dat moment 1,12 g/cm3 bij +25 graden Celsius. 5
Accu - BasElbattery06.swf - 2006-04-10-13:28 Opladen Tijdens het opladen van de accu wordt het proces omgedraaid. Er is een omgekeerde chemische reactie en de capaciteit van de accu wordt hersteld. Tijdens het oplaadproces wordt het actieve materiaal op de elektroden omgezet van loodsulfaat (PbSO4) in poreus lood (Pb) op de negatieve elektrode en in looddioxide (PbO2) op de positieve elektrode. Water (H2O) wordt verbruikt en er vormt zich zwavelzuur (PbSO4). Hierdoor neemt de dichtheid van de elektrolyt weer toe. Aan het eind van het oplaadproces wordt er gas gevormd. Het water in de elektrolyt begint uit elkaar te vallen en vormt zuurstof (O2) en waterstof (H2). Let op: het explosieve knalgas kan ontstaan. Knalgas is zeer explosief, dus er is een grote kans op ontploffingen in de buurt van de accu. 6
Accu - BasElbattery07.swf - 2006-04-10-13:28 Specificaties De nominale spanning is de spanning die de accu kan leveren als deze volledig is opgeladen. CCA staat voor Cold Cranking Amperes, koudstartstroom. Cold Cranking Amperes is een maat voor het vermogen van de accu om de auto te starten. Koudstartstroom is de elektrische stroom die een accu kan leveren bij ± 0 graden Fahrenheit (-17,6 graden Celsius) gedurende 30 seconden, bij het aanhouden van een spanning van 7,2 V. Hoe hoger de CCA-waarde, hoe beter het voertuig start. De reservecapaciteit is de tijd dat een accu de belangrijke onderdelen van stroom kan voorzien wanneer de generator van het voertuig niet werkt. Dit is de tijd die een volledig geladen accu nodig heeft om van een spanning van 25 A te ontladen naar een uiteindelijke spanning van 10,5 V bij +25 graden Celsius. De reservecapaciteit wordt in minuten gemeten. Het onderdeelnummer van de fabrikant. Originele Volvo-accu's voldoen aan de Europese Norm (EN). Wanneer u een originele Volvo-accu test met een accutester, moet u controleren of de accutester ook aan de EN voldoet. In landen waar andere accu's worden gebruikt, controleert u welke standaard wordt gebruikt en gaat u na of accutester in overeenstemming met deze standaard is. 7
Accu - BasElbattery08.swf - 2006-04-10-13:28 Accu's aansluiten In de meeste landen beschikken trucks over twee accu's die in serie zijn aangesloten. De accu's kunnen ook parallel zijn aangesloten, maar dat is minder gebruikelijk. Als twee accu's in serie worden aangesloten, wordt de spanning verdubbeld. Accu's die in serie worden aangesloten moeten gelijkwaardig zijn. Dit betekent dat deze accu's over dezelfde nominale capaciteit en spanning moeten beschikken en even oud moeten zijn. Wanneer de accu's worden geladen, ontvangt elke accu de elektrische stroom die wordt geleverd door de oplader. De totale spanning mag niet hoger zijn dan de opgegeven spanning van de oplader. Voorbeeld: als u twee 12V-accu's met een capaciteit van 170 Ah in serie aansluit, wordt de totale spanning 12 x 2 = 24 V en de capaciteit 170 Ah. Als twee accu's parallel worden aangesloten, wordt de capaciteit verdubbeld. Accu's die parallel worden aangesloten hoeven niet dezelfde leeftijd en capaciteit te hebben, maar moeten over dezelfde nominale spanning beschikken. Wanneer de accu's worden geladen, ontvangt elke accu slechts de helft van de elektrische stroom die wordt geleverd door de oplader. Voorbeeld: als u twee 12V-accu's met een capaciteit van 170 Ah parallel aansluit, wordt de totale spanning 12 V en de capaciteit 2 x 170 = 340 Ah. 8
Accu - BasElbattery09.swf - 2006-04-10-13:28 Veiligheid: waarschuwingssymbolen Om ongelukken te voorkomen is het zeer belangrijk dat u de waarschuwingssymbolen op de accu begrijpt. Vergeet niet dat de plus- en minaansluitingen van de accu bestaan uit lood of materiaal met lood. Deze materialen zijn kankerverwekkend en kunnen het voortplantingssysteem van de mens negatief beïnvloeden. Was uw handen altijd nadat u met accu's en accuaccessoires heeft gewerkt. Draag een veiligheidsbril als u met accu's werkt. Als een accu wordt opgeladen, wordt het zeer explosieve knalgas gevormd. Vermijd vonken of open vuur in de buurt van accu's omdat dit het explosieve knalgas dat zich vormt bij het opladen van de accu kan ontsteken. Roken, lassen, slijpen of het gebruik van open vuur in de buurt van een accu kan ervoor zorgen dat de accu ontploft, en kan persoonlijk letsel en ernstige schade aan het voertuig veroorzaken. Laad accu's op in een goed geventileerde ruimte. Accu's bevatten zwavelzuur dat ernstige verwondingen kan veroorzaken. Als zwavelzuur in de ogen komt of contact maakt met de ogen, huid of kleren, moet u met grote hoeveelheden water uitspoelen en advies van een arts vragen. Neem onmiddellijk contact op met een arts als het zuur in de ogen spat. Houd accu's altijd buiten bereik van kinderen. U vindt extra informatie over accu's in de instructiehandleiding van de truck. 9
Accu - BasElbattery10.swf - 2006-04-10-13:28 Hulp bij starten Als de accu leeg is, kunt u de elektrische stroom van een andere accu of een ander voertuig gebruiken met behulp van startkabels. Sluit de positieve kabel van de pluspool op de extra accu aan op de pluspool van de accu die moet worden opgeladen. Sluit de kabel altijd eerst op de extra accu aan. Sluit de negatieve kabel van de minpool op de extra accu aan op de massa van het voertuig met de accu die moet worden opgeladen. Sluit de kabel op een afstand van de accu aan om vonkvorming bij de accu te voorkomen. Sluit deze kabel als laatste aan om kortsluiting te voorkomen. Sluit de kabel altijd eerst op de extra accu aan. 10
Accu - BasElbattery11.swf - 2006-04-10-13:28 Gevaar voor het milieu Een loodaccu bevat stoffen die schadelijk zijn voor het milieu en de gezondheid, zoals lood en zwavelzuur. Recycle oude accu's zodat gevaarlijke materialen niet in het milieu belanden. Behandel gebruikte accu's altijd als gevaarlijk afval. Volg de richtlijnen voor het veilig verwerken van accu's in uw land. 11
Accu - BasElbattery12.swf - 2006-04-10-13:28 Service en onderhoud Een accu heeft onderhoud nodig om langere tijd efficiënt te werken. Het is belangrijk de accu te reinigen. Vuil op een accu kan ervoor zorgen dat er elektrische stroom tussen de accupolen kan komen. Controleer de accu op losse of vuile aansluitingen. Controleer of de accukabels niet versleten, verroest of beschadigd zijn. Als de accu kapot is, lekt of als er een aansluiting los zit, moet u de accu weggooien. Controleer of de accu stevig bevestigd is. Anders kan de pluspool contact maken met het chassis en kortsluiting veroorzaken. Controleer het niveau van het accuzuur regelmatig omdat het water in de elektrolyt tijdens het opladen wordt verbruikt. Meet de dichtheid van het accuzuur met een hydrometer of een refractometer voor accu's. Voer de metingen altijd uit bij kamertemperatuur. Controleer de dichtheid in alle cellen. Als de dichtheid laag is, moet de accu worden opgeladen. 12
Accu - BasElbattery13.swf - 2006-04-10-13:29 De Volvo-accutester Om Volvo-accu's (en in beperkte mate andere accu's) te testen en te controleren moet u de Volvo-accutester gebruiken. Dit instrument geeft informatie over de status van de accu en eventuele herstelmaatregelen. Het kan worden gebruikt voor het testen van de prestaties van een afzonderlijke accu, het synchroniseren van meerdere accu's met vergelijkbare capaciteit of het testen van nieuwe accu's. U kunt ook veel tijd besparen door het testapparaat te gebruiken om het start- en/of laadsysteem (zoals generator, spanningsregelaar en dioderimpel) te testen. U kunt de testresultaten overbrengen van de Volvo-accutester naar een pc met de IR-koppeling van het instrument. Een IR-koppeling is een draadloze koppeling die met infraroodlicht gegevens overbrengt. U kunt de resultaten vervolgens afdrukken en de accustatus aan de klant laten zien. Lees de onderhoudsdocumentatie voor meer informatie. 13
Accu - BasElbattery14.swf - 2006-04-10-13:29 Opladen met een acculader Laad de accu altijd op in een goed geventileerde ruimte zodat het knalgas wordt afgevoerd. Onderhoudopladen Onderhoudopladen kan worden gebruikt om te compenseren voor het zelfontladen van de accu's die zijn opgeladen. Onderhoudopladen betekent dat u een zeer lage oplaadstroom gebruikt, 50-100 ma. Stel de oplaadstroom in op 0,1 ma voor elke A van het CCA-getal van de accu of 1 ma voor elke Ah van het Ah-getal van de accu. Onderhoudopladen is een continu proces en heeft geen specifieke oplaadtijd. Lange-termijnopladen Lange-termijnopladen wordt gebruikt voor het opladen van accu's die leeg zijn. Lange-termijnopladen betekent dat u de oplaadstroom instelt op ongeveer 1% van het CCA-getal van de accu of 10% van het Ah-getal van de accu. De oplaadtijd is ongeveer 20 uur. Dit hangt af van de lading van de accu bij het begin van het oplaadproces, de oplaadstroom en het CCA- of Ah-getal van de accu. Zorg dat de temperatuur tijdens het opladen niet te hoog wordt. Een temperatuur van meer dan +50 graden Celsius is niet goed voor de accu. De accu is volledig opgeladen als de zuurdichtheid 1,28 g/cm3 is en zich gas begint te ontwikkelen in de cellen. 14
Accu - BasElbattery15.swf - 2006-04-10-13:29 Opladen door generator Als de accu in de truck is geplaatst, laadt de generator de accu op. De generator zet de mechanische energie van de motor om in elektrische energie. Als de motor uitgeschakeld is, laadt de generator de accu niet op. De accu levert echter wel voeding aan een aantal onderdelen. Dit betekent dat de accu wordt ontladen als de motor is uitgeschakeld. Dit ontladen hangt af van de hoeveelheid vermogen die de aangesloten onderdelen verbruiken. Als de motor wordt gestart, wordt de accu zwaar belast, waardoor deze snel ontlaadt. Als de motor draait, neemt de belasting af en begint de generator met het opladen van de accu. Als de accu volledig is opgeladen, stopt het opladen. Als de capaciteit van de generator te laag is, zal de accu de generator aanvullen als er veel grote stroomverbruikende onderdelen zijn aangesloten. Dit betekent dat de accu ontlaadt, totdat de belasting afneemt. 15
Accu - BasElbatteryexcer16.swf - 2006-04-10-13:29 Oefening: Volvo-accutester Voer de volgende tests uit met de Volvo-accutester: 1) Uitsluitend accu (accuparen synchroniseren) 2) Systeem opladen 3) Volledig systeem 4) Breng de verkregen testresultaten over naar de computer met de IR-overdrachtsset. Bespreek de resultaten in de groep. 16
Accu - BasElbatteryexcer16b.dcr - 2006-04-10-13:29 Oefening: de dichtheid van accuzuur meten Metingen uitvoeren met betrekking tot de dichtheid van accuzuur. De waarde die van het instrument moet worden afgelezen, moet ongeveer 1,28 g/cm3 bij +25 graden Celsius zijn. Als de accu tenminste in orde is. 17
Accu - BasElbatteryexcer16c.swf - 2006-04-10-13:29 Oefening: accubelastingtester U gebruikt dit gereedschap om de accu te kunnen belasten. Zo krijgt u een goed beeld van het gedrag van de accu onder druk. Het laat zien of de accu zwak is of niet. Voer metingen uit met de accubelastingtester. Voer de metingen uit bij meerdere accu's. Ook op accuparen. 18
Accu - BasElbatterysumup17.swf - 2006-04-10-13:30 Samenvatting De belangrijkste oorzaak van storingen is slecht onderhoud, d.w.z. te weinig opladen tijdens de perioden waarin de truck in vol bedrijf is. Het is geen probleem van de accu zelf. Een instrument om de accu te meten zal aantonen dat de accu moet worden opgeladen, maar neemt de oorzaak van het ontladen niet weg. Dit is dus een kwestie van onderhoud, en niet een defect onderdeel. De dichtheid van de elektrolyt wordt gemeten met een dichtheidsmeter van het type luchtmeter. De dichtheid is afhankelijk van de concentratie zwavelzuur en varieert afhankelijk van de temperatuur. De dichtheid wordt hoger als de temperatuur daalt, en lager als de temperatuur stijgt. De elektrolyt van een volledig opgeladen accu heeft een temperatuur van + 27 C en een dichtheid van 1,25 g/cm³. 19
Accu - BasElbatteryassess18.swf - 2006-04-10-13:30 Test 1) Wat gebeurt er in een accu wanneer deze wordt ontladen? 2) Kunt u zeggen wat de prestaties van de accu moeten zijn door alleen de specificaties te lezen? 3) Hoeveel spanning krijgt u als twee accu's in serie aansluit? 4) Hoe gaat u te werk als u hulp nodig heeft bij het starten van een voertuig en de accu leeg is? 5) Waarom is het belangrijk dat de accu wordt schoongemaakt? 20
Copyright 2005 Volvo Truck Corporation