ماذا تعرف عن بطارية السيارة؟


(مهندس صلاح يحيى) #1

البطارية هى أهم أجزاء السيارة لحظة إدارة المحرك فهى تمد المحرك الكهربى بالتيار الكافى لإدارته عند بدء إدارة محرك السيارة وكذلك فإنها تمد المصابيح والأحمال الكهربائية الأخرى بما تحتاجه من تيار أثناء توقف المحرك أو أثناء دورانه بسرعات منخفضة وبعد أن يدور المحرك يحل المولد (الدينامو) محل البطارية فى امداد مجموعة الاشعال والأحمال الكهربائية بالتيار المطلوب.

وتعمل البطارية المستخدم في السيارة على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية في أثناء التفريغ, و تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية وتخزينها أثناء الشحن.

ولأن البطارية لها المكان الأول فى الدورة الكهربية للسيارة فمن الواجب علينا أن نعرف شيئا عنها حتى نستطيع ان نتعرف بعد ذلك على عيوبها واعطالها…

تتركب البطارية فى ابسط صورها من مجموعة من الألواح الموجبة وعدد من الألواح السالبة تغمر هذه الألواح في محلول الكتروليتى مكون من حامض كبريتيك مركز (ماء النار) وماء مقطر. فمثلا البطارية ذات الستة فولت تتكون من ثلاثة أعمدة جهد كل منها=2فولت… توصل هذه الاعمدة مع بعضها على التوإلى فيكون الجهد الكلى للبطارية=6فولت.

وكذلك البطارية ذات 12فولت تتكون من 6أعمدة جهد كل منها 2فولت توصل على التوإلى فيكون جهد البطارية 12فولت.

ويتكون كل عمود من أعمدة البطارية من عدد من الألواح الموجبة والألواح السالبة، تغمر الألواح جميعها فى المحلول الألكتروليتى وتوضع الألواح والمحلول فى وعاء لا يتأثر بالأحماض يكون عادة من الزجاج أو الكاوتشوك المجفف، ويغطى هذا الوعاء بغطاء من نفس المادة المصنوع منها.

وهناك نوعين من البطاريات المستخدمة في السيارة وهى البطاريات السائلة والبطاريات الجافة

أولا:- البطارية السائلة (الرصاصية )

من أكثر أنواع المراكم استخداما في السيارات وتسمى بالمركم الرصاصي و ذلك بسبب و جود المادة الفعالة في البطارية و المكونة من الرصاص وتتركب البطارية السائلة من:

1- الغلاف أو الجسم 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 للبطارية من العوامل الخارجية, و يوجد في الغطاء فتحات بعدد خلايا البطارية و ذلك لملئ البطارية 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 , وتمييز بلونها الرمادي, و يزيد عدد الألواح السالبة عن الألواح الموجبة بلوح واحد.

يجب ملاحظة أن:- 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- 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 جم/سم3.


يبين الشكل التركيب الداخلي للبطارية السائلة ( المركم الرصاصي )

فكرة عمل البطارية:-

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 الأكسجين O2 مع الهيدروجين مكونة الماء H2O

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 البطارية و جودتها:-

عند شراء بطارية السيارة يقول لك البائع يوجد لدينا بطارية 65 أمبير.ساعة أو 45 أمبير. الساعة

فما المقصود بهذ؟ ا. هذا ما يقصد به سعة البطارية و يمكن توضيحها بما يلي:

تعرف سعة البطارية :- بأنها مقدار ما تعطيه البطارية 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. ومن العوامل التي تؤثر في سعة البطارية:- مساحة سطح الألواح الموجبة و السالبة و سمك المادة الفعالة على الصفائح وحجم و كثافة محلول البطارية و درجة حرارة المحلول ومسامية المادة الفعالة و الصفائح العازلة وأخيرا معدل تيار التفريغ. أما جودة البطارية فالمقصود بها كفائتها و تعرف بأنها النسبة بين سعة البطارية أثناء التفريغ و سعة البطارية أثناء الشحن

وتختلف كمية الكهرباء التى يمكن تخزينها فى البطاريات باختلاف أسطح الألواح المتكونة منها والوحدة العملية والوحدة العملية لقياس قدرة البطارية على التخزين تسمى (السعة)… وهى عبارة عن حاصل ضرب شدة التيار الذى يمكن أخذه من البطارية x مقدار الزمن الذى يمكن أن تفرغ فيه تفريغا قانونيا قبل أن يصل الجهد بين اقطاب أعمدتها إلى 1,8 فولت فاذا فرضنا أن بطارية أعطت 87 أمبيرا لمدة 10 ساعات. فان سعة البطارية=87 x 10=870 أمبير.ساعة.

ولنحذر إذا هبط جهد العمود إلى 1,8 فولت أن تحاول تفريغها بأي حال من الاحوال… وكل تيار يصرف من البطارية عند هذا الجهد يؤدى إلى تراكم أملاح كبريتات الرصاص التى يصعب تحليلها لنزعها من الألواح بعد أن تتراكم عليها… أى أن ذلك يؤدى إلى فساد البطارية وهو ما يطلق عليه )التملح).

كيفية شحن البطارية:

المولد الكهربى الذى يغذى البطارية بالتيار الكهربى طوال مدة دوران المحرك قد لا يعوضها ما تفقد فيما يطلب منها لإدارة المحرك أو الراديو وآلة التنبيه والإنارة وغير ذلك.. لذلك لابد من إعادة شحنها باستخدام جهاز الشحن الخاص لتصبح قادرة على القيام بوظيفتها خير قيام.

وهناك الكثير من أصحاب السيارات يقومون بشحن البطاريات بالمنزل وذلك باستعمال الشاحن المنزلى وهنا يجب أن نتحقق من أن سالب الشاحن موصول بسالب البطارية وموجب الشاحن بموجب البطارية.

وهناك طريقة سهلة وطريقة لمعرفة القطب السالب من القطب الموجب (إذا كانا مجهولين)… خذ سلكين موصلين بقطبى التيار واغمسهما فى قطعه من البطاطس على مسافة صغيرة… نجد أن قطعة البطاطس قد تعير لونها إلى اللون الأخضر حول طرف القطب الموجب.

الصيانة للبطارية:

تتأثر البطارية كثيرا بالعناية التى تبذل فى صيانتها، فكلما كثرت العناية بها طال عمرها. وصيانة البطارية إما أن تكون وهى مركبة فى مكانها بالسيارة أو بعد رفعها من السيارة أما صيانتها وهى مركبة فى مكانها فانما يكون باختبار كثافة السائل كالاتى:- تقاس كثافة سائل البطارية باستخدام ميزان الكثافة (الهيدرومتر)، ونقرأ الكثافة على عوامة الهيدرومتر..

والجدول الآتى يبين قراءة الكثافة وحالة البطارية فى أحوال مختلفة:-

حالة البطارية الكثافة
بطارية كاملة الشحن 1,265 - 1,290
بطارية نصف شحن 1,205 - 1,230
بطارية مفرغة الشحنة 1,110 - 1,165

وتكون الصيانة أيضا باختبار الضغط بين أعمدة البطارية باستخدام الفولتميتر.. كما تشمل أضافة الماء المقطر للسائل وتنظيف الأقطاب والأسلاك وتغيير التالف منها.

وتشمل صيانتها بعد رفعها من مكانها: شحنها وتغيير سائلها وتجديد الواحها عند الضرورة وعموما عند صيانة البطارية يجب مراعاة الآتى:-

  • يجب الكشف الدورى على منسوب السائل فى البطارية بحيث يغمر السائل حافة الألواح ويعلوها بحوإلى 1-2بوصة.
  • لا يستعمل الماء العادى فى تحضير الحامض ولنحذر من صب الماء على الحامض عند تحضير السائل.
  • يجب غسل البطارية على فترات ثم اعادة تزويدها بالحامض وشحنها… ويكون الغسل بفصل البطارية من الدائرة الكهربية ونزعها من مكانها بالسيارة وتفريغها مما تحويه من حامض ووضع ماء مقطر بدلا منه عدة مرات حتى نرى الماء خاليا من الرواسب، بعد ذلك تملأ البطارية بالحمض من جديد مع مراعاة ان تكون كثافته فى حدود 1,265-1,290 ثم نشحن البطارية بعد ذلك.
  • يجب ابعاد البطارية تماما عن مصادر اللهب خاصة فى مراحل الشحن النهائية… نظرا لخروج غازات الهيدروجين والآكسوجين قرب نهاية عملية الشحن… مما يؤدى إلى عملية الانفجار.
  • يجب ألا تترك البطارية غير مستعملة بدون شحن… بل تشحن قبل تخزينها… ويعاد ذلك على فترات أثناء تخزينها…
  • يجب ألا يزيد ارتفاع السائل عن - بوصة فوق الألواح منها لفيضان السائل مع اهتزاز السيارة مما يؤدى إلى تآكل أجزاء التوصيل وتعرض البطارية لدوائر قصد (دوائر القصد هى دوائر صغيرة تحدث داخل البطارية تعمل على مرور التيار بين الأقطاب داخلها مما يضعف تيار الحمل الخارجى).
  • يجب فحص تيار المولد لأن التيار العإلى أو المنخفض يتلف البطارية عند الشحن.
  • يجب ربط قطب البطارية السالب ربطا محكما بهيكل السيارة وكذا توصيل الأقطاب السالبة بجميع الاحمال الكهربية بهيكل السيارة حتى تتم الدائرة الكهربية.
  • يجب ان تعلم أن استخدام مبدئ الحركة بكثرة يسبب ضياع جهد البطارية لأنه يستهلك حوإلى 250 أمبير فى الدقيقة… فاذا استخدمناه لبدء ادارة المحرك ولم يدر فيجب عدم الاستمرار فى هذه العملية حفاظا على تيار البطارية. فقد يكون السبب فى ذلك سببا لا دخل للبطارية به.
  • عند اعادة تركيب البطارية مكانها بعد عملية الشحن يجب التأكد من أن طرفى البطارية السالب والموجب قد احكم وضعها وربطهما.

إصلاح البطارية:-

وهنا ندرس أهم ما يصيب البطارية وكيفية التغلب على هذا العطب:-

أ) تملح الألواح:-

والسبب فى ذلك هو التفريغ السريع أو تركها غير مشحونة بدون استخدام فترة طويلة…
وتملح الألواح يعنى تكون طبقة صلبة من الكبريتات تمنع أتمام التفاعل الكيماوى… وإذا كان التملح بسيطا فمن الممكن علاجه بشحن البطارية بتيار ضعيف يصل إلى عشر تيار الشحن العادى ثم تفريغها أيضا بنفس المعدل… أما حالات التملح الشديد فلا علاج لها.

ب) حدوث دوائر قصر بين الألواح:-

ويحدث ذلك نتيجة للاتصال الداخلى بين الألواح الموجبة والسالبة، وعلاج ذلك يكون بغسل البطارية ثم شحنها، فاذا بقى القصر كما هو وجب تغيير الألواح. ويعرف وجود دوائر القصر بين الألواح بأن ينعدم جهد أحد الأعمدة، ولا يمكن لأى شحنة أن تبقى على هذه الأعمدة.

ج) الشحن الزائد للبطارية:-

وهو متلف للبطارية ويعرف ذلك بالآتى:-

  • زيادة كبيرة فى كمية الماء المستهلكة فى البطارية… لأن الشحن الزائد يؤدى إلى زيادة درجة حرارة السائل وبالتإلى إلى سرعة تبخره.
  • زيادة التأكسد فى الألواح الموجبة مما يؤدى إلى تمدد هذه الألواح.
  • تملح الأطراف العلوية لألواح البطارية.

مجموعة الشحن:-

سبق أن ذكرنا ان الشحنة الكهربية المخزونة فى البطارية تتناقص عند سحب التيار الكهربى لتشغيل المبدئ وغيره من الأحمال الكهربية فى السيارة… لذلك يجب تعويض البطارية عن هذه الشحنة حتى تظل دائما تؤدى عملها كما يجب… وهذا ما يعرف بالشحن. ويقوم بعملية الشحن: المولد (الدينامو)… والمنظم (الكتاوت).

أما المولد فينتج عند دورانه تيارا كهربيا مستمرا يستخدم فى الشحن البطارية وتشغيل بقية الأحمال الكهربائية.

أما المنظم فانه يمنع زيادة جهد وتيار المولد عن قيمتين مأمونتين بالاضافة إلى أنه يمنع مرور التيار من البطارية إلى المولد فالأرضى عندما يكون الجهد الناتج من المولد أقل من جهد البطارية وذلك عند توقف المحرك أو المولد عن الدوران أو عند عطل المولد.