Akü Nasıl Şarj Edilir? Akü Nasıl Çalışır Şarjı Deşarjı
Akü nasıl şarj edilir: Akü elektrik enerjisini kimyasal enerji olarak depolar. Akü devresine alıcı bağlandığında bu enerjiyi tekrar elektrik enerjisine çevirir. Dış devreye veren bir üreteçtir (generator).
Bir otomobilin ilk çalışması ve araba (car) üzerindeki ışık ve özel alıcı donanımları için elektrik kaynağına ihtiyaç vardır. Bu ihtiyacı karşılayan eleman aküdür (battery). Batarya veya akümülatör olarak da adlandırılır.
Akünün Görevleri
- Oto aküsü (automobile battery) arabanın ön kaputunda bulunur.
- Motorun ilk hareket sırasında marş motorunu çalıştıracak yüksek akımı verir.
- Akü şarj sisteminin ürettiği elektrik enerjisini kimyasal enerji şeklinde depolar
- Elektrik harcamalarının yüksek ve şarj akımının düşük olduğu zamanlarda akü, elektrikli alıcıları besler
- Motor çalışırken elektrik sisteminde gerilim ve akım şiddeti dengelemesini sağlar
- Motor çalışmadığı zamanlarda, kullanılacak alıcılara akım göndermek
- Akü kapasitesi sınırlı olduğu için sürekli şarj edilmesi gerekir. Motor çalışırken akünün şarj edilmesini, şarj sistemi gerçekleştirir.
Motor yüksek devirde çalışırken şarj sistemi akım üretir. Ürettiği akım alıcıların harcadığı akımdan yüksek olursa sistemin ürettiği akımın bir kısmı alıcılara gider. Diğer bir kısmı da akünün şarj edilmesi için harcanır. Araç motoru düşük devirde çalışırken şarj sisteminin vereceği akım alıcıları beslemeye yetmeyebilir. Bu durumda alıcıların beslenmesini, alternator ve akü birlikte yapar.
Tüm bu görevler araçta akü ile sağlanır. Akünün araç üzerindeki çevrimi aşağıdaki gibidir.
Akü Nasıl Çalışır?
Akünün çalışma prensibi: Elektrik enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürüldüğü duruma doldurma (şarj) denir. Tersi olarak Kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü duruma boşalma (deşarj) denir.
Bir akünün pozitif ve negatif plakaları vardır. Bu plakaları bir elektrik devresine bağlayalım. Plakaların aktif maddeleriyle akü elektroliti birbiriyle kimyasal bir reaksiyona girerler. Devrede elektrik akımı meydana gelirken akü boşalmaya (deşarj) başlar. Boşalmış olan akü bir doğru akım (DA) kaynağına bağlanıp bir şarj akımı geçirilirse akü yeniden şarj olur. Şarj ve deşarj sırasında oluşan olaylar şöyle bir formülle gösterilebilir:
Şarj
PbO2 + 2H2SO4 + Pb ← PbSO4 + 2H2O + PbSO4
Deşarj
Akü Yapısı
Akünün yapısını meydana getiren kısımlar:
Akü Şarjı
Deşarj akımına ters yönde bir şarj akımı geçirilirse pozitif ve negatif plakalardaki kurşun sülfat ayrışır. Her iki plakadan ayrılan sülfat (SO4) iyonları suyun hidrojeni ile birleşip sülfürik asit (H2SO4) oluşturur.
Suyun oksijeni de pozitif plakada kurşunla birleşip kurşun peroksit (PbO2 ) meydana gelir. Negatif plaka ise saf kurşun haline dönüşür. Bu durumda her iki kutupta kimyasal bakımdan farklı maddeler yeniden meydana gelir. Şarj sırasında pozitif ve negatif plakalarda oluşan kimyasal değişme şöyledir;
Pozitif plaka = PbSO4 + SO4+ 2H2O → PbO2 + 2H2SO4
Negatif plaka = PbSO4 + H2 → Pb + H2SO4
Akü Deşarjı
Akünün bir alıcıya akım vermesi işlemine deşarj denir. Elektrolit içindeki asit sülfat (SO4) ve hidrojen (H2) iyonları verir. Sülfat iyonları eksi (-) ve hidrojen iyonları ise artı (+) değerlidirler. Deşarj sırasında sülfat (SO4) iyonları her iki plakadaki kurşunla birleşerek kurşun sülfat (PbSO4) meydana getirirler.
Pozitif plakadaki kurşun peroksidin (PbO2) oksijeni ise ayrışır. Asidin hidrojeni ile birleşir ve su meydana gelir. Deşarj esnasında pozitif ve negatif plakalarda oluşan kimyasal değişme şöyledir;
Pozitif plaka = PbO2 + H2 → PbO + H2O
Negatif plaka = Pb + O + H2SO4 → PbSO4 + H2O
Şarj Sisteminin Parçaları
Şarj sistemi hangi parçalardan oluşur? akü, alternator, regulator (konjektör), şarj göstergesi, devre kablolarından oluşur.
Akü nasıl ve neden biter? Akünün boşalmasına birçok etken sebep olabilmektedir. Bu sebepler sistemsel olabileceği gibi sürücü hatalarından da kaynaklanmaktadır.
Araba çalışmıyorken uzun süre müzik dinlemek. Aracın iç lambaları, park lambaları veya kapıları açık unutmak. Araca uzun süre marşa basmak ve dondurucu soğuklara maruz kalmak. Enerjinin düşmesi gibi nedenlerden akü boşalmasına sebep olabilir.
Akü Takviye Kablosu Nasıl Kullanılır?
Aküyü şarj etmek için kullanılan şarj yöntemlerinden en yaygını akü takviyesidir. Takviye kablosu ile akü şarj etmek için aküsü dolu olan bir araca ihtiyaç vardır. Arabalardaki aküler benzer amper değerlerine sahip olmalıdır.
Şarj işlemi için araçlar, yan yana veya karşı karşıya getirilir. Takviye kabloları ve aküler arasındaki bağlantı sağlanır. Birbirlerine yanaştırılarak işlem başlatılır. İki araba da stop ettirilir, kontak kapatılır. Kaput açılarak akünün olduğu yer ve üzerindeki (+), (-) kutuplar tespit edilir. Kırmızı renkli kablo her iki araçtaki akünün (+) kutuplarına, siyah renkli kablo ise (-) kutuplarına bağlanır. Aküyü şarj ederken birinden yardım alınmalıdır. Çünkü kabloların hiçbir yere temas etmemesi gerekir.
Kablolar kutupları kavradıktan sonra aküsü dolu olan aracın motoru 2-3 dakika çalıştırılarak diğer arabanın aküsü şarj olmaya başlar. Daha sonra aküsü biten araç çalıştırılır. Araçlar çalışır durumdayken takviye kablosu çıkarılmadan bu işlemin birkaç dakika daha sürdürülmesi gerekir. Motor çalışınca, takviye kabloları önce kırmızı renkli (+) kutuplar sonra da siyah renkli (–) kutuplar çıkarılır. Bu noktada dikkat edilmesi gereken şey kabloları sökme işleminin şarj edilen aküden başlanması gerektiğidir. Yine güvenliği sağlamak için kablolar tek başına çıkarılmamalı ve metal kısımlarına dokunulmamalıdır.
Bundan sonra aküsü boşalan araç takviye işleminin ardından akünün boşalmaması için 5 ila 20 dakika boyunca kullanılmalı. Ya da rölantide çalıştırılmalıdır. Bu süre içinde akünün kendini şarj ederek çalışabilecek duruma gelmesi beklenir. Arabalardaki aküler benzer amper değerlerine sahip olmalıdır. Şarj edilemeyecek durumda olan aküler için, akü değişimi yapılmalıdır.
Akü Şarj Cihazı
Deşarj olan aküler şarj cihazları ile de şarj edilirler. En güvenli şarj yöntemi olarak bilinen şarj cihazlarının birçok farklı özelliği vardır. Akü şarj cihazı (battery charger) satın almadan önce;
Akü tipi, giriş voltajı, amper değerleri, boyutları akünün kapasitesi bilinmelidir. Taşıta göre akü seçimi yapmak için kullandığınız akü tipi jel akü (gel battery) yoksa kuru akü mü (dry battery) olduğu bilinmelidir. Akü şarj aleti, cihazın desteklediği Volt değerine göre kullanılmalıdır.
Örnek olarak 6V bir akü şarj adaptörü, 12 volt bir araç aküsünü şarj edemez. Yeni üretilen şarj cihaz modellerinin aynı anda 6-12 volt arası tercih edilmektedir. Led ışık göstergeleri ile anlık şarj durumu gösteren özellikleri de vardır. Aynı zamanda otomatik olarak akü tipini tanıyabilen modeller mevcuttur.
Öncelikle akü şarj cihazı (redresör) kullanırken ürünün akım ve voltaj değerleri seçilerek şarja bağlanmalıdır. Her ürünün farklı kullanım türleri vardır. Akü şarj cihazı fiyatları modellerine ve kalitesine göre piyasada değişkenlik göstermektedir.
Akü Şarj Etme Yöntemleri
Bataryalar ihtiyaçlarına göre 4 şekilde şarj edilirler;
- Yavaş şarj
- Normal şarj
- Hızlı şarj
- Araba üzerinde şarj
Yavaş şarj
Yavaş şarj işlemi bataryaların şarjında izlenen normal yoldur. Bu iş için genellikle şarj redresörleri kullanılır. Bu şarj redresörleri alternatif akımı (AC) doğru akıma (DA) çevirirler. Şarj cihazının kapasitesi birden çok bataryayı seri bağlı olarak şarj edilebilirler.
Bu bataryaların kapasitelerinin birbirine yakın olması tercih edilir. Şarj edilmesi gereken bataryalardan biri diğerlerinden küçük ise şarj akımı en küçük kapasiteli bataryaya göre ayarlanır. Zaman varsa şarj akımı daha da düşük tutulabilir. Şarj işlemine bataryanın bütün elemanlarından serbestçe gaz çıkmaya başlayıncaya kadar devam edilir. İki saat içinde daha fazla yoğunluk artması olmuyorsa şarj işlemi tamamlanmış olarak kabul edilir.
Yoğunluk şarj başlangıcında yavaş artar. Çünkü oluşan asit dibe çöker. Şarj sonuna doğru çıkmaya başlayan gazlar elektroliti karıştırdığından yoğunluk artışı hızlanır. Şarjın sonunda yoğunluk 1.280 olmalıdır. Yoğunluk ölçülürken sıcaklığın ve elektrolit (electrolyte) içindeki gaz kabarcıklarının etkisi gözden kaçırılmamalıdır. Bu değere ulaşıldığında şarj kesilir.
Şarj süresinin hesaplanması:
Örnek: Kapasitesi 75Ah olan batarya ¼ şarjlı olduğu ölçülmüştür. 7.5 amper şarj akımı ile kaç saat şarj edilmelidir?
Boş kısım= 75 – (¼ x 75) ise 75 – 18 = 57Ah.
Şarj süresi = 57 / 7.5 + %25 kayıp = 7.6 + 1.9 = 9.5 saat şarj edilmelidir.
Ayrıca: Uzun süre kullanılmadan bekletilen akülerin plakalarında sülfatlaşma meydana gelir. Sertleşen plakaları çözmek için yavaş şarj sistemi uygulanır. Aküye önce bir alıcı bağlanır ve akünün tamamen boşaltılması sağlanır. Sonra akü içindeki elektrolit boşaltılarak saf su konur. Akü 0,5-1 amper’ lik bir akım ile 60-100 saat arasında şarj redresörü (rectifier) bağlanarak şarj edilir. Akünün şarj süresi bittiğinde akü içindeki elektrolit boşaltılır ve uygun yoğunlukta elektrolit (electrolyte) eklenir.
Normal Şarj
Araç, akünün bitmesinden dolayı çalışmazsa, akü çıkarılıp dışarıda normal redresöre bağlanarak şarj edilir.
Akü Şarja Nasıl Bağlanır?
Bir aküyü normal şarja bağlarken dikkat edilmesi gereken hususlar;
- Akünün yüzeyi temizlenir.
- Akü toz kapakları açılır.
- Yoğunluk muayenesi yapılır ve elektrolit düzeyi tamamlanır.
- Birden fazla akü seri bağlanmış ise en küçük kapasiteli aküye göre şarj akımı seçilir. Şarj akımı akü kapasitesinin 1 / 10 ile 1 / 20 si arasında seçilir. (Örneğin: Anma kapasitesi 60 Ah olan aküde şarj akımı 3 – 6 amper arasında olmalıdır.)
- Şarj olurken zaman zaman elektrolit yoğunluk kontrolü yapılır.
Seri Bağlantı
Akü bloklarının akü grubu meydana getirecek şekilde arka arkaya bağlanması ile oluşturulur. Seri bağlantıda akü kapasitesi değişmez; akü grubunun kapasitesi, grupta yer alan her bir bloğun kapasitesine eşittir.
Paralel Bağlantı
Aynı anda ve aynı kapasitede birden fazla akü de paralel olarak şarj edilebilir. Paralel bağlantı, iki veya daha fazla sayıda seri bağlantı ile meydana gelir. Hangi bağlantı grubu kullanılırsa kullanılsın seri kolda yer alan bütün hücreler birbiri ile özdeş olmalıdır. Seri koldaki akü blok sayıları eşittir. Akülerin paralel bağlanmasının sebepleri:
- Akünün kapasitenin arttırılması
- Bir arızalı akü, (UPS) kesintisiz güç kaynağı için bütün akülerin yedek enerji beslemesinin kesilmesine sebep olmaz.
Çabuk Şarj veya Hızlı Şarj
Hızlı şarjın amacı deşarj olmuş (boşalmış) aküyü kısa zamanda marşa basacak şekle getirmektir. Sülfatlaşmış, eski ve elektrolit maddesi bozulan aküler çabuk şarj veya hızlı şarj edilmemelidir. Sık sık çabuk şarj edilen bataryaların ömrü azalır. Hızlı şarjda, şarj akımı 12 volt’ luk aküler için 25-50 amper arasındadır. Tüm akümülatörlerde 15-20 dakika uygulanmalıdır. Çabuk şarj işleminde toz kapakları açılmalıdır.
Araç Üzerinde Şarj
Araç üzerinde yapılan şarj, alternatör ve regülatörden oluşan şarj sistemi ile yapılır. Araç üzerindeki şarj işlemi, sabit voltajla yapılan işlemdir. Şarj voltaj değeri 13.8 volt ile 14.2 volt değerleri arasında olmalıdır.
Akü Şarj Süresinin Tespiti
Örnek; 80 Ah kapasiteli bir akünün voltajı ölçüldüğünde 11.85 volt görülüyor. Akünün 4,5 Amper akım çekecek şekilde en az 14 saat şarja bağlanması gereklidir.
Akülerin Sökülüp Takılması
Akülerin sökülüp takılmasında dikkat edilmesi gereken hususlar:
- Herhangi bir nedenle akü, araç üzerinden çıkarılacağı zaman önce “-“ kutup başı sonra da “+” kutup başlığı sökülmelidir.
- Aküyü sökerken kutup başlarının ve akü kutusunun zarar görmemesi için özen gösterilir. Tespit vidaları gevşetilmeli, varsa kutup başlığı çektirmesi kullanılmalıdır. Çektirme yoksa bir tornavidayı kutup başlığının ağızları arasına sokarak başlığın gevşeyene kadar açılması sağlanmalıdır.
- Akü araç üzerine takılırken, akü emniyet çerçevesinin somunları yeterince sıkılmalıdır.
- Kutup (pole) başları takılmadan önce “+” kutup başlığı sonra da “-“ kutup başlığı yerine takılır.
- Akü kabloları gereğinden daha uzun ve köşe yapacak kadar kısa olmamalıdır.
- Kutup başları, kutup başlıklarını 1 ila 2 mm taşacak şekilde bağlanmalıdır.
Not: Eğer geçici akü takılacaksa aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir:
- Kutup başları, motorun herhangi bir kısmına değerek kısa devre yapmaması için kontrol edilmelidir.
- Eğer akünün yerine konacak akü seri veya paralel bağlanmış akülerden oluşuyorsa. Birleştirdiğinde yeniden orijinal şeklini aldığından emin olunmalıdır.
- Özellikle kalıplı vida ve cıvataları gevşetilmemelidir. Yandan kutup başlılar için 5-10 arasında İngiliz anahtarı çivili kutup başlarında 10-15 İngiliz anahtarı kullanılmalıdır.
- Kutup başlarını daha kolay bağlantıyı yapmak için hiç bir şekilde kesmemeli veya delinmemelidir.
- Modern araçlar bilgisayar kontrollü sistemlerle donatılmış durumdadır. Akü bağlantısındaki bozukluk programları bozar. Akü değişimlerinde ve yerine yerleştirirken üretici tavsiyelerine uyulmalıdır.
Akü Self- Deşarjı
Servis dışı durumdaki bir akünün kendi kendine deşarj olmasıdır. Kullanılmadan uzun süre bekletilen bataryanın içinde, bir akım veriyormuş gibi kimyasal reaksiyon oluşur. Bu olaya self deşarj (kendi kendini deşarj) denir. Sıcaklık yükseldikçe bataryanın self deşarj hızı da artar. Yüksek sıcaklıkta batarya elektrolit yoğunluğu azalır.
Self deşarja neden olan etkenler;
-
Düşük Sıcaklıklar
Sıfırın altındaki sıcaklıklarda aküler istenen verimle çalışmazlar. Sıcaklık düştükçe dahili direnci artar. Bu durumda için akü performansını etkileyecek voltaj düşmeleri de artacaktır. Dirençler arttığından akü voltajı otomobilin ateşlemesi için gereken akımı yavaş verir. Bundan dolayı elektrikli cihazları çalıştıramayacaktır.
Akü deşarj olduğunda dahili dirençler yine artacaktır. Kışları akülerin zayıf olmasına sebep olan aydınlatma ve ısıtıcılardır. çünkü soğukta motoru harekete geçirmek için harcanması gereken güç artmaktadır. Deşarj sırasında elektrolitin özgül ağırlığı azalır ve suyun yoğunluğuna yaklaşır. Buda elektrolitin donma riskini artırır. İyi şarjlı aküler -56 C altında çalışırlar. % 50 şarjlı aküler – 29 C ‘nin altında ve iyice boşalmış akülerse -12 C altında iyi sonuç vermezler.
-
Yüksek Sıcaklıklar
Kurşun-asit akülerin hücreleri kimyasal reaksiyonlardan dolayı boşalırlar. Bu kendi kendine boşalma ortam sıcaklığı arttıkça hızlanır. Kendi kendine deşarj olma elektroliti zayıflatır, ızgaraları ve plakaları aşındırır. Bu aşındırıcı durum var olan akü kapasitesinin zarar görmesine ve akünün erken bitmesine neden olur.
-
Akü de Sülfatlaşma
Plakalardaki sülfatın sertleşerek, şarjda aktif hale gelememesi durumuna, sülfatlaşma denir. Sülfatlaşmanın meydana geldiği durumlar;
- Akünün uzun süre şarjsız durumda bekletilmesi
- Akünün sık sık deşarja bırakılması(aşırı deşarj)
- Akünün aşırı sıcaklıkta işletilmesi
- Elektrolit yoğunluğunun anma değerinden yüksek olması
Not: Şarj sırasında elektrolit yoğunluğunun yükselememesi sülfatlaşmanın bir belirtisidir. Sülfatlaşma, aşağıdaki işlemlerle kısmen giderilebilir.
- Elektrolit boşaltılır, yerine saf su doldurulur.
- Akü kapasitesinin onda biri değerindeki bir akımla uzun süreli (18-20 saat) şarj edilir. Şarj süresince yoğunluk artar. Şarja, yoğunluk artışı durana kadar devam edilir. Sabit akımla yapılan bu işlem boyunca şarj geriliminin göz başına 2.7 V.’ den fazla yükselmesine izin verilmemelidir.
- Yapılan şarj işlemi sonunda elektrolit yoğunluğu, anma yoğunluğundan genel olarak biraz fazla olacaktır. Saf su eklemek suretiyle, elektrolit yoğunluğu anma değerine getirilmelidir.
Kullanılmadan Bekletilen Akülerde Yapılacak İşlemler
- Depolama sırasında personelin yaralanmasından sakınılmalıdır. Stok kayıplarını yok etmek için aküler dikkatli bir şekilde ele alınmalıdır.
- Doldurulmuş ve şarjlanmış aküler dik pozisyonda depolanmalıdır.
- İstiflenen akülerin yüksekliği üç aküden daha yüksek olmamalıdır. Aralarında karton ambalaj yoksa her sıraya bir karton ambalaj yerleştirilmelidir.
- Aküleri istiflerken iki akünün kutupları birbirine değmemesine dikkat edilmelidir.
- Aküler metal kafeslerde depolanıyorsa kutupların kafese değmesi engellenmelidir. Aksi halde kısa devre meydana gelir. Bunun için kafesler arasında yeterince boşluk olmalıdır.
- Aküleri istiflenmeden taşınma zararları, çatlaklar ve elektrolit sızmaları kontrol edilmelidir.
- Depolar kuru, serin ve havalandırmalı olmalıdır. 10- 16 C arasındaki sıcaklıklarda 27-37 C arasında olmalıdır. Yapılan depolamalara oranla kendi kendine boşalma oranı oldukça düşmektedir.
- Depolanan aküler düzenli aralıklarla kontrol edilmelidir. Eğer açık devre gerilimi 12.45 volt’un altına düşmüşse akü yeniden doldurulmalıdır.
- Uzun süre depolama zorunda kalınan aküler olduğunca soğuk yerlerde korumalıdır. En fazla ayda bir tam şarj edilerek oluşan sülfatlaşmayı kalınlaşmadan yok etmelidir.
- Aküler öyle yerleştirilmelidir ki eski olanlar önce kullanılabilsinler.
- Depo da saklama süresince havalandırma çıkışları olmalıdır. Depolama alanı içerisinde sigara içilmemeli veya kaynak yapılmamalı vb gibi açık ateşin kullanıldığı işler yasaklanmalıdır.
- Büyük olan iş yerlerinde fazla sayıdaki aküleri bir arada depolamak zorunda olduğu için aküleri özel şarj cihazına (charger) bağlanarak korunmalıdır.
Evde Akü Şarj Etme
Özellikle kış aylarında soğuk havanın etkisinden dolayı bazen araba aküleri marş basmayabilir. Bundan dolayı aküleri şarja bırakmak gerekir. Bu işlem evde adaptör yardımı ile şarj (charge) edilebilir. 12 volt adaptör (adapter) bu şarj işlem için yeterlidir. Ancak adaptörün çıkış voltajı 13Volt’ un üzerinde olmalı, maksimum 14.4 Volt’ u aşmamalıdır.
Deşarj olan aküler (-5ºC -10ºC) gibi düşük derecede donarlar. Donmuş bir aküyü şarj etmeye çalışmamalı; şarj etmeden önce oda sıcaklığında olmasına dikkat edilmelidir. Aşırı şarj akünün ömrünü kısaltır.
Çevreyi ve İnsanları Korumak İçin Alınması Gereken Güvenlik Önlemleri
- Aküyü şarja bağlarken, işlemi yapan kişiler asite dayanıklı iş elbisesi, gözlük, plastik eldiven, çizme kullanılmalıdır.
- Aküyü şarj ederken patlayıcı gaz çıkışı olacağı için ortam havalandırılmalı, kesinlikle ateş ile yaklaşılmamalıdır. Aksi halde akü (battery) patlayabilir veya aracın elektrik aksamları bozulabilir.
- Atık (hurda) aküler çöpe atılmamalı, geri dönüşüm için, akü servislerine, satıcılarına teslim edilmelidir.
- Elektrolit (akü suyu) lavabo, kanalizasyon vs. yerlere dökülmemelidir.
- En büyük hata kabloların yanlış kutuplara bağlanmasıdır. Akü bağlantısı yapılırken önce artı bağlantı kablosu, sonra eksi bağlantı kablosu bağlanmalıdır.
- Akü bağlantı bölgeleri (kutup başları) gevşek bırakılmamalıdır.
- Akü, takılan araca sıkıca sabitlenip sağlamlaştırılmalıdır.