AKÜLER
Akünün Tanımı

Elektrik enerjisini kimyasal enerji olarak depo eden ve devresine alıcı bağlandığı zaman bu enerjiyi tekrar elektrik enerjisine çevirerek dış devreye veren bir üreteçtir.

Akünün motorlu araçlardaki ve gemilerdeki temel görevi motorun ilk hareketi sırasında marş motorunu ( Doğru akım motorunu) çalıştıracak yüksek akımı vermek, motor devrinin yüksek ve elektrik sarfiyatının düşük olduğu zamanlarda şarj sisteminin ürettiği elektrik enerjisini kimyasal enerji şeklinde depolamak ve elektrik sarfiyatının yüksek ve şarj akımının ise düşük veya şarj sisteminin çalışmadığı zamanlarda elektrikli alıcıları beslemektir. Ayrıca , akü sistemde voltaj dengeleyicisi olarak da iş görür.

Şekil 1.1: Kurşun -asit es aslı akünün yapısı ve kısımları

Akünün Çeşitleri

Motorlu araçlarda kullanılan akülerin iki temel maddesi kurşun ve sülfürik asit olduğundan bunlara kurşun - asit esaslı aküler denir. Bu bataryalar kullanıldıkları yere ve çalışma şekillerine göre çok çeşitli tipleri varsa da bunları başlıca üç grupta toplamak mümkündür.

Otomotiv Aküler

Bu aküler motorlu araçlarda kullanılan akülerdi r. Bunların temel çalışma özellikleri marş sırasında kısa bir süre içinde büyük bir akım vermeleridir. Bunun dışındaki yüksek akım verebilmelerini sağlamak için plakaları ince yapılarak aktif maddenin elektrolitle daha kolay temas etmesi sağlanmıştır. Plakaları ince olduğundan nispeten kısa ömürlüdürler. Ayrıca hem iç direnci azaltmak ve hem de hacminin küçük olmasını sağlamak için plakaları birbirine iyice yaklaştırılmış ve birbirlerine değmelerini önlemek için araya separatörler konulmuştur.

Traksiyoner Aküler

Bu aküler vinç, yük taşıyıcı ve özellikle denizaltı gibi elektrik motoru ile çalışan araçlarda kullanılır ve orta büyüklükteki bir akımı sürekli olarak verirler. Yapıları otomotiv akülerden çok daha sağlamdır ve bu nedenle çok uzun ömürlüdürler.

Stasyoner Aküler

Bu aküler telefon santrallerinde kullanılır. Küçük bir akımla şarj ve deşarj olurlar. En önemli özellikleri uzun ömürlü olmalarıdır.

Kurşun - asit esaslı akülerin dışı nda demir-nikel ( Edison aküsü), nikel-kadminyum ve gümüşoksit -çinko elektrodlu aküler de vardır. Bunların hepsine elektrolit olarak potasyum hidroksit ve su karşımı kullanılır. Bu yüzden bunlara alkali ( Baz ) elektrolitli aküler denir.

Akülerin Yapısı ve Kısımları

Şekil 1.2: Akünün kısımları

1.Akü toz kapağı
2.Akü eleman kapağı
3.Artı kutup başı
4.Eksi plaka
5.Izgara
6.Separatör
7.Artı plaka
8.Köprü
9.Ara bölme
10.Akü kutusu
11.Akü üst kapağı
12.Negatif kutup başı

Akünün Kısımları

Plakalar

Akü plakalar ının yapımında çeşitli maddeler kullanılır. Bunlar; kurşun, kurşun antimon alaşımları, kurşun kalsiyum alaşımları, kur şun oksitler,plaka gözenekliğini arttırıcı maddeler, yapıştırıcı ve sertleştirici maddelerdir.
Kurşun asit akülerde For (foure) tipi plaka kullanılır. Bu tip plakalar iki kısımdan oluşur. Birincisi plaka ızgaraları, ikincisi ise aktif maddedir.

Şekil 1.3: Akü plakaları ve ızgaraları

Plaka ızgaraları , negatif ve pozitif plakalar

Hazırlanan aktif madde hamuru ızgaraya mekaniksel o larak (Presle) tatbik edilir ve plaka sonra formasyona tabi tutulur. Izgara plaka aktif maddesine mesnet eder ve elektrik akımını iletir.

Izgaralar kullanılacak akünün çalışma durumuna göre değişir. Hafif ve ince ızgaralar genellikle kısa zamanda yüksek akım istenen akülerde kullanılır. Deşarjın uzun zamanda az bir akımla yapılacağı akülerde ise kalın ızgaralar kullanılır.

Izgaralar çoğunlukla kurşun - antimon ve kurşun - kalsiyum alaşımından dökümsuretiyle imal edilir. Izgara boyut ve şekli imalata göre d eğişir.
Genellikle kullanılan ızgaralar birbirine dikey veya diyagonal kesen çıtalardan oluş ur.
Pozitif ve negatif plakaların ızgaraları genellikle aynı şekilde ve ağırlıktadır.
Aktif madde ise plaka çeşidine göre değişir .

Pozitif plakalar

Pozitif plakalarda aktif madde kurşun peroksittir (PbO 2 ). Pozitif plaka ızgara ve üzerine sıvanan kurşun peroksitten oluşur. Pozitif plaka kurşun peroksitten dolayın koyu kahve rengindedir.

Negatif plakalar

Negatif plakada aktif madde saf kurşundur (Pb). Negatif plaka ızgara ve üzerine sıvanan saf kurşundan oluşur. Negatif plaka kurşundan dolayı gri renktedir.

Elektrolit

Akü elektroliti saf su ile sulandırılmış sülfürik asit (H 2 SO 4 ) çözeltisidir. Kurşun asit akülerde elektrolit yoğunluğu 1,200 gr/cm³tür. Akü tam şarjlı olduğunda 1,260 gr/cm³ veya 1,280 gr/cm³ yoğunluktadır.1,260 gr/cm³ yoğunluktaki elektrolit %65 saf su ve %35 sülfürik asitten meydana gelirken, 1,280 gr/cm³ yoğunluktaki elektrolit %63 saf su ve %37 sülfürik asitten oluşur. Elektrolit her hüc rede plakaların üzerini kapayacak seviyeye kadar doldurulur.

Kutup Başları

Pozitif Kutup
Pozitif plakaların bölmelerde bir araya gelerek köprüler vasıtasıyla birleştirilip akünün kapak üzerindeki çıkış noktasıdır. Genellikle yanlış kablo bağlantısını ö nlemek için daha kalın yapılmış ya da bir marka ile işaretlenmiştir.

Negatif kutup
Negatif plakaların bölmelerde bir araya gelerek köprüler vasıtasıyla birleştirilipakünün kapak üzerindeki çıkış noktasıdır. Genellikle daha ince yapılır.

Bağlantı Köprül eri
Akü içinde plakaların bir araya gelmesini ve birbirine bağlanmasını sağlar.

Şekil 1.4: Akü plakalarının bağlantı köprüleri


Çökeltme Izgaraları (Setler)

Kimyasal reaksiyon sonucu ortaya çıkacak olan artıklar akü kabının altındaki çökeltme ızgaralarında toplanır.

Şekil 1.5: Akünün tabanındaki setler ve çeşitli separatörler

Separatörler

Akülerde genellikle pozitif ve negatif plakalar arasına ayırıcı olarak separatör yerleştirilir. Separatörler, plakaların mekaniksel olarak birbirinden ayırma k ve herhangi bir temasa izin vermemek için kullanılır.
Separatör, k ısa devreyi önlemek amacıyla her plakanın arasına yerleştirilmiştir.

Plakalar asidin serbestçe dolaşımına izin verecek şekilde ve asidin zarar veremeyeceği kimyasal yapısı olan plastik malzemeden yapılmıştır. Separatör çeşitleri; PVC, mikro gözenekli kauçuk, cam elyafı, kağıttır .

Toz Kapakları (Buşon)
Plastikten yapılmıştır ve üzerinde gaz çıkışını sağlayacak havalandırma delikleri vardır.

Şekil 1.6: Akünün kutup başlarının, eleman kapakları ve akü kutusunun gösterilmesi

Eleman Kapağı
Elektrolit doldurulmasını ve seviye kontrolünü sağlar .

Akü Kutusu
Akü kutusu, plakaları ve elektroliti içinde bulundurulur. Aynı zamanda akü kutusu bölmelere ayrılır. Her bölme içine plakalar yerleştirilir.

Kapak
Akünün kutusunun üzerine s ıkı geçme veya sızdırmaz kaynak ile takılmış plastik döküm parçadır. Kapak üzerinde kutup başları, buşon kapaklar ve akü indikatörü ( Gösterge) bulunur.

İndikatör (Gösterge)
İndikatör akünün elektrolit yoğunluğuna göre şarj durumunu gösterir.

Şekil 1.7 : İndikatörün çalışması

Şekil 1.8: İndikatörün yapısı ve kısımları


Akülerin Çalışma Prensibi

Basit akımlı bir akü elemanı, içinde sulandırılmış sülfürik asit (H 2 SO 4 ) bulunduran bir kaba i ki kurşun levha daldırılmasıyla elde edilir. Bu iki plakanın uçları bir doğru akım kaynağına bağlı olup bir süre doğru akım geçirilirse bağlı olan plakanın yüzeyi kurşun peroksit(PbO 2 ) tabakasıyla kaplanır. Sonra plakanın uçlarına lamba bağlanırsa akım verdiği görülür.

Şekil 1.7: Kurşun asit akünün çalışma prensibi

Şarjlı bir plakada negatif olan levha saf kurşun (Pb) ve pozitif levha kurşun peroksit (PbO 2 ) şeklindedir. Akü elemanının akım vermesinin nedeni iki kutupta da farklı kimyasal maddeler bulunmasıdır.
Akü boşalınca her iki plaka da kurşun sülfat haline döner ve farklılık ortadan kalkar.
Elektrolitteki asit ise su haline dönüşür.

Deşarj sırasında asitteki sülfat hidrojenden ayrılarak her iki levha birleşir ve kurşun peroksit (PbO 2 ) oluşturur. Pozitif yüklü levhanın oksijeni ise kurşundan ayrılarak asitin hidrojeniyle birleşerek suyu oluşturur.

Boşalmış olan aküyü bir doğru akım kaynağına bağlayıp deşarj akımına ters yönde akım verirse kurşun sülfat (PbSO 4 ) ayrışır ve sülfat (SO 4 ) su yun hidrojeniyle birleşerek sülfürik asit (H 2 SO 4 ) oluşturur. Suyun oksijeni ise pozitif levhanın kurşunuyla birleşir kurşun peroksidi PbO 2 ) oluşturur. Böylece her iki levhada birbirinden farklı iki madde olur.

PbO 2 + H 2 SO 4 + Pb

Şarjlı akü

PbSO 4 + H 2 O + PbSO 4

Deşarj (bitmiş) olmuş akü

Deşarj sonunda negatif plaka → PbSO4 haline gelir.

Deşarj sonunda pozitif plaka → PbSO4 haline gelir.

Deşarj sonund a elektrolit
→ H2O haline gelir.

Aküde kullanılan kurşun levhalar yukarda bahsedildiği gibi kullanılmaz. Çünkü böyle plakalar gözeneksiz olduğu için şarj olayı kurşunun yüzeyinde olur ve elde edilecek enerji az olur. Bunu önlemek ve depo edilen e nerjiyi arttırmak için kurşun levha iki kısımdan yapılır.

Önce plakanın iskeleti olan ızgara yapılır sonra ızgaraya sertlik kazandırmak için %5– 12 oranında antimon ilave edilir. Daha sonra üzerine elektrolitle karıştırılarak macun hale getirilmiş aktif madde sürülerek presle sıkıştırılır.

Bu şekilde elde edilmiş plakaların aktif maddeleri gözeneklidir ve elektrolit bu levhanın iç kısımlarına rahatça ulaşabilir. Böylece kimyasal tepkimeye giren madde ve depolanan enerji miktarı artar.

Günümüzde kurşu n asit akülerde kullanılan ızgaraların mekaniki ve ki myasal dayanıklılığını arttırmak için kurşun içine antimon yerine kalsiyum almıştır. Antimon akünün çalışması sırasında gaz oluşumunu hızlan d ırır ve aşırı su kaybına neden olur.

Bu nedenle aküler sürek li bakım gerektirir. Antimonun bu olumsuz etkisini gidermek için ızgaralara kalsiyum eklenir. Kalsiyumun avantajı normal şarj voltajlarında gaz oluşumunu %75 oranında azaltmış olmasıdır.

Bu nede nle aküler normal çalışma ömürlerinde su ilavesine gerek duy maz. Günümüzde kullanılan v e bakım gerektirmeyen bu aküler en gelişmiş akülerdir.

Bir pozitif ve negatif plaka gerilimden oluşan üniteye bir eleman denir. Bir elemanın gerilimi ortalama 2 V’tur. 12 V’ u elde etmek için 6 elemanı seri olarak bağlamak gere kir. Bir elemanda bir plaka sayısı arttıkça bataryanın verebileceği akım ve depolanabilecek enerji artar.

Bataryaların Bakımı

Göz İle Muayene ve Temizleme

Göz ile muayene bataryanın dış görünüşüyle ilgilenir. Bataryadaki kırı k lık, ç atlaklar, elektrik seviyesi, kutup başlarının durumu ve eleman kapaklarının kabarıp kabarmadığını kontrol edilir.

Şarj sırasında oluşan gazlar kapak deliklerinden çıkarken beraberlerinde taşıdıkları elektrolit damlacıkları akünün yüzeyine çöktüğünde eleman kapakları üzerinde zamanla asit birikir. Bu birikinti akü yüzeyinde kaçak yaptığı gibi bağlantılar da korozyon meydana getirir.

Bu asit birikintilerini temizlemenin en kolay yolu elemen kapaklarını kapattıktan sonraakünün üzerine ve kutup başı bağlantılarına sodalı su veya sıcak su dökmektir.

Şekil 1.8 : Akü yüzeyinin temizlenmesi

Kutup başları temizlenecekse veya akü yerinden sökülecekse önce şasi ucu sökülmelidir.

Böylece, kazara anahtarın şasiye değmesiyle kısa devre meydana gelmesi önlenmiş olur.

Kutup başlarını sökerken daima kutup başı ç ektirmesi kullanılmalıdır.

Böylece s ağlıklı bir şekilde kutup başları sökülebilir .

Şekil 1.9: Kutup başı penseleri ve çektirmesi

Kablo başlığı söküldükten sonra kutup başları ve kablo başlıkları kutup başı fırçasıyla kolaylıkla temizlenebilir. Böyle bir fırça yoksa zımpara kâğıdı da kullanılarak temizleme yapılabilir.

Şekil 1.10: Kutup başı fırçası

Sökülmüş bir bataryanın tekrar yerine takılırken kutup başlarını doğru takmaya özen gösterilir.

Yanlış bağlanan kutup basları sürtünmede kısa devreye yol açarak, elemanların yanmasına neden olabilir.

Kutup Başlarının Doğru Tanımlamanın Yolları

Pozitif kutup bası kalın - negatif kutup başı incedir.

Kutup başlarında veya eleman kapaklarında artı ve eksi veya pozitif veya negatif yazar.

Voltmetrenin uçları kutup başlarına değdirildiğinde ibre sağa giderek batarya voltajını gösteriyorsa kırmızı ucun değdiği kutup artı , siyah eksidir.

Temizleme işleminden sonra kutup başlarının iç yüzeyleri gözle incelenmeli ve gerekiyorsa konik rayba ile raybalanarak düzeltilmelidir.

Daha sonra başlıklar kutup başlarına iyice oturtulup somunları sıkılmalıdır. Kutup başları yerlerine iyi oturmuyorsa kutup başı genişletme pensesi ile veya b aşka bir şekilde genişletilerek yerlerine doğru bir şekilde oturmaları sağlanma l ıdır.

Şekil 1.11 : K utup başının genişletilmesi ve yerine uygun oturtulması

Elektrolit Seviyesinin Tamamlanması

En önemli bakım işlemlerinden biridir. Bataryadan elektrik seviyesi çok azalırsa plakal arın açıkta kalan kısmı hava ile temas eder, sülfatlaşıp sertleşir ve şarj edilmez hale gelir.

Separatörler ise kuruyarak çatlar. Ayrıca su eksildikçe elektrolitin yoğunluğu arta r. Elektrolitte doğal olarak daima ek silen sudur; çünkü şarj ve desen açmasında su oksijen (O) ve hidrojen (H) ayrılır.

Kapak delik lerinden uçar ayrıca sıcak havada buharlaşma yoluyla da bir miktar seviyede alçalma olur.

Elektrolit seviyesi düştüğünde aküye saf su ko yularak elektrolit seviyesi tamamlanır.

Elektrolit seviyesi plakaların 10- 15mm üzerinde olmalıdır .

Eğer plaka seviyesi daha yüksek olursa şarj sırasında oluşan gazlar elektrolitin taşmasına neden olur. Bu olay hemen asit kaybına hem de bağlantı kablolarının korozyon yapmas ına neden olur.

Şekil 1.12: Elek trolit seviyesinin tamamlanması

Batarya Arızaları

Aşağıda başlıca batarya arızaları ve bunların oluş nedeni kısaca açıklanacaktır.

Aşırı Şarj

A şırı şarj; şarj olmuş bir bataryadan akım geçirmeye devam ed ilmesi sonucu olan ve uzun bir süre içinde meydana gelen bir olaydır. Batarya şarj olduktan sonra artık kurşun ve kurşun peroksit haline gelecek aktif madde kalmamıştır.

Bundan sonra verilecek şarj akımı elektroliti ayrıştırmak için harcanır ve elektroli tin suyu hidrojen ve oksijen olarak ayrışarak uçup gider. Bu nedenle aşırı şarj olan bir bataryada sürekli su kaybı vardır ve elektrolit seviyesi sık sık tamamlanmalıdır.

Normal şarj ve deşarj sırasında plakaların ızgaraları kimyasal tepkimeye girmez v e hep kurşun olarak kalır.

Aşırı şarj olan bataryada hidrojen iyonları negatif kutba giderek elektron alıp nötrleşirve elektrolitin dışına çıkarak uçar gider. Saf oksijen çok oksitleyicidir.

Normal olarak kimyasal tepkimeye girmeyen pozitif plaka ızgaraları uzun süre saf oksijenle temas edince zamanla oksitlenerek tıpkı aktif madde gibi kurşun peroksit haline dönmeye başlar. Kurşun peroksit çok kırılgan bir maddedir.

Bu nedenle ızgaralar kutup başlarına bağlı olan köprüden koparak devre dışı kalır . Bundan başka aşırı şarj olarak oksitlenen ızgaraların hacimleri büyür ve boyları uzar. Çünkü kurşun peroksidin hacmi kurşundan daha fazladır.

Boyları uzayan plakalar pozitif kutup başını iterek yukarıya kaldırır. Bu yüzden aşırı şarj olan kutup kapaklarının pozitif kutup başından kabardığı görülür. Aşırı hallerde batarya yanlardan da şişer.

Aşırı şarj sırasında şarj akımı yüksekse büyük miktarda ısı da meydana gelir. Bu ısı bir yandan buharlaşma yoluyla su kaybettirirken diğer yandan plakalar yüksek ısı nedeniyle eğilerek separatörleri sıkıştırır. Sıkışan separatör ezilirse plakalar birbirine değer ve kısa devre yapar.

Aşırı şarjın diğer zararları da bu sırada çıkan çok miktardaki gazın özellikle pozitif plakanın aktif maddesini gevşeterek dökülmesine sebep olması ve eksilen su yüzünden elektrolit seviyesinin düşerek plakaların ve separatörlerin hava ile temas etme sidir. Plakaların hava ile temas eden üst kısımları kuruyarak sertleşir ve şarj olma yeteneklerini yitirir.

Plakaların alt kısımları ise su kaybı yüzünden yoğunlaşan elektrolitle temas edeceklerinden daha çabuk bozulur. Separatörlerin üst kısımları hava ile yalıtkanlıklarını kaybeder. Separatörlerin alt kısımları yoğun elektrolitle temas edeceklerinden kömürleşerek iletken hale gelebilir (A ğaç separatörler) ve plakaların arasında kısa devreye yol a çar.

Aşırı Şarjın Anlaşılması

Eğer batarya çok su sarf ediyor ise aşırı şarjdan şüphelenebilirler. Eğer aşırı şarj uzunca bir süredir devam ediyor ise eleman kapaklarının pozitif kutup taraflarının kabardığı görülür. Bataryanın üzeri elektrolitle ıslanmış ise ve bağlantılarda korozyon varsa bu durumda aşırı şarj sırasında çıkan gazların taşıdığı elektrolit damlacıklarından ileri gelebilir. Bununla beraber, bataryada elektrolit seviyesinin yüksek olması da bu durumu yaratabilir.

Aşırı Şarjın Düzeltilmesi

Bataryada aşırı şarj arızası meydana gelmiş ise artık bunu gidermek olanaksızdır. Ancak ondan sonrası için önlem alınabilir. Aşırı şarjın en önde gelen nedeni şarj voltajının yüksek olmasıdır. Bunu sonucu olarak batarya tam şarj olduğunda dinamo veya alternatörle şarj devam eder. Bu böyle devam ederse bataryada aşırı şarj arızası görülür.

Aşırı şarjın ikinci önemli nedeni de ç evre sıcaklığının fazla olmasıdır. Sıcaklık yükselince bataryanın iç direnci azalacağından şarj voltajı normal olduğu halde tam şarjlı olan bataryadan büyükçe bir şarj akımı geçmeye devam eder.

Örneğin : altı voltluk bir sistemde 7,4 voltluk bir şarj voltajında - 20 derecede yarım şarjlı bir bataryaya giden şarj akımı ancak 2 amper olduğu halde yine 7,4 voltluk şarj voltajında 50 derece sıcaklıkta tam şarjlı bir bataryaya giden şarj akımı 22amper olur.

Görüldüğü gibi şarj voltajı sabit olduğu halde sıcaklık arttıkça şarj akımı da artmaktadır. Çoğu voltaj regül atörlerle sıcaklık artışına karşı voltaj dengeleme düzeni vardır ve cevre sıcaklığı arttıkça şarj voltajını azaltarak bataryaya aşırı şarja karşı korurlar .

Regülatörlerde böyle bir düzen yoksa sıcak yerler şarj voltajı biraz düşürülmelidir.

Sıcaklığa göre kesin voltaj değerleri daima kataloglardan alınmalıdır.

Sülfatlaşma

Sülfatlaşma aslında bir batarya arızasıdır ve normal deşarjda her iki plakada oluşan kurşun sülfat ile karıştırılmamalıdır. Bununla beraber genel anlamda sülfatlaşma kurşun sülfat olu şumudur. Deşarj sırasında oluşan kurşun sülfat kristalleri de çok küçüktür. Aktif madde gözenekliliğini koro ve batarya şarj edildiğinde kolayca yeniden kurşun ve kurşun peroksit haline dönüşür.

İkinci olarak bataryanın durduğu yerde kendi kendine boşalmasına sebep olan self deşarj dediğimiz olayda meydana gelen kurşun sülfattır. Bu sülfatlaşmanın hızı elektrolit yoğunluğuna ve sıcaklığına bağlıdır. Böyle oluşan kurşun sülfatta bataryaya şarj edilince kolayca giderilir; ancak bataryanın çok uzun süre ihma l edilip sülfat kristallerinin fazla büyümelerine izin verilmemelidir.

En uygun şekilde kullanıldığı durum ihmal veya kötü kullanım sonucu plakalarda iri kurşun sülfat kristallerinin oluşmasıdır. Elektrolit aktif maddenin içine işleyemez ve kimyasal olay ancak yüzeyde olur.

Bunları şöyle sıralayabiliriz:

Deşarj olmuş bataryayı uzun süre bekletmek
Elemanlardaki arızaları ihmal etmek
Su yerine asit koymak
Bataryanın bulunduğu yerde sıcaklığın fazla olması
Aküyü sürekli olarak düşük şarjda kullanmak
Akünün sık sık çok fazla deşarj edilmesi

Bataryayı deşarj durumunda çok bekletilirse kurşun sülfat kristalleri daha da büyür ve şarj edilince tekrar kurşun ve kurşun perokside dönüşmeleri zaman alır. Plakaların hacimleri artar, plakalar sıkışır ve ızgaralar aşırı şarjda olduğu gibi kırılır.

Ta mamen sülfatlaşmış bataryayı düzeltmek olanaksızdır. Şarj sonunda elektrolit yoğunluğu düşük kaldıysa normal yoğunlukta elektrolitle değiştirilir. Yoğunluk çok çıkarsa su ilave edilerek yoğunluk normal seviyeye ayarlanmalıdır.

İçten Kısa Devre

Elemanların içinde kısa devre ; separatörlerin ezilip kırılmasından, dipte fazla aktif madde döküntüsünden veya plaka dallanmasından meydana gelir.

Aşırı sıcaklık ve aşırı şarj gibi nedenlerle plakalarda eğrilme olursa separatörler delinerek plakaların birbirine değerek kısa devre olmalarına neden olur.

Dallanmanın başlıca nedenleri

Şarj sırasında oluşan gazların dipteki döküntüleri yükseltip bunları da plakaların üstlerine çökerek kısa devre yapar.

Izgaradaki bazı maddeler neden olur. Izgara saf kurş un olursa pozitiften negatife doğru dal oluşur.

Kısa devrenin anlaşılması

Batarya tam şarjlı olduğu halde bir elemanın yoğunluğunun az olması Şarjdan sonra bataryanın kapasitesinin azalması Açık devre voltajının düşük olması

Kısa Devre Kontrolü

26,6°’ de ve yoğunluğu 1,200 gr/cm 3 üzerinde olan akülere yapılır. Bu işlem , eleman kapakları açılıp şarj aleti bağlanır. 15 saniye de 300 amperle yüklenir ve bu sırada kapaklardan mavi duman çıkarsa elemanda kısa devre vardır.

Aktif Maddenin Dökülmesi ve Eskime

S ürekli tekrarlanan şarj ve deşarj olayları sırasında aktif maddenin sürekli şişmesi ve büzülmesi gevşemeye neden olur. Gevşeyen aktif madde şarj sırasında dökülür ve dipte toplanır. Dipte çok fazla döküntü toplandığında alttan kısa devre olur.

Aktif maddesi dökülen akü şarj olur ancak tam akımı veremez. Çünkü döküldükçe kapasitesi azalır. Kapasitesi %80 ‘nin altına düşen aküler ömrünü tamamlamış olur.

Çelik Aküler

Kurşun - asit akülerin ömürlerinin kısa olması, self deşarj olma miktarının fazla olması ve sarsıntıya karşı dayanıklı olmaması gibi kusurları ortadan kaldırmak için çelik aküler kullanılır.

Ağır olmaları, eleman voltajının düşük olması ve azami deşarj akımlarının düşük olması gibi özelliklerinden ötürü sabit tesislerde, bazı cihazları çalıştırmak için hastanelerde, bazı gemilerde kullanılır.

Enderson tarafından yapılan çelik akülerin plakalarında demir ve nikel kullanılmıştır. Bunlara nikel-demir akülerde denir. Çelik akülerde pozitif plakada aktif madde nikel oksittir (NiO 2 ) . Negatif plakada ise demirdir (Fe). Elektroliti ise %21 oranında karıştırılmış potasyum- lityum hidroksitinden oluşur.

Nikel- demir akülerde negatif plakayı oluşturan demir şarj akımının ve self deşarj miktarlarının artması gibi sakınca lar meydana geti rmiştir.
Bu sakıncaların ortadan kaldırılması için çelik akülerde nikel -kadmiyum kullanılmıştır. Plaka lar nikelajlı çelik şeritlerden makinelerde olu haline getirilir.
Pozitif plakalar içerisine nikel hidroksit, negatif plakalar içerisine kadmiyum oksit doldurularak bir araya getirilir.
Pozitif plaka
Negatif plaka

Şekil 1.13: Çelik akünün pozitif ve negatif plakalarının yapısı

Hazırlanmış plaka grupları kenek makinelerinde birleştirilir.
Nikel-kadmiyu m çelik akülerde elaman plakaları kurşun asit akülerinden faklı dizilir.
Diziliş tipleri TN ve TK sistemleriyle isimlendirilir .
TN sisteminde her negatif plakanın iki yüzeyine birer pozitif plaka gelecek şekilde dizilim yapılır.
TR sisteminde ise plaka sayıları eşittir ve sırayla dizilir .

Şekil 1.14: Çelik akülerde plakaların diziliş sistemleri

Nikel–kadmiyum akülerde elektrolit olarak 1,200 gr/cm 3 yoğunluğunda potasyum hidroksit(KOH) ve su karışımı kullanılır. Bu akülerde plakaların birbirin e temas etmemesi için plastik ve ebonit separatörler kullanılır. Ayrıca bu akülerde plakaların üzerine tahta taşıyıcılar ayrı olarak akü kutusunu tespit eden kam vardır.

Şekil 1.15: Çelik akünün yapısı ve kısımları

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


AKÜYÜ ŞARJ ETMEK

- Akünün Elektrolit Yoğunluğu ve Şarj Durumu

Akü şarj olurken elektrolitteki sülfürik asit azalır. Sülfürik asidin yoğunluğu sudan daha fazladır. Bu yüzden elektrolitte asit fazla olduğu zaman elektrolit yoğunluğu yüksektir. Asit miktarı azaldıkça elektrolit yoğunluğu azalır.

Boşalan akülerde bir yandan asit verilirken öbür yandan su oluşur ve elektrolit yoğunluğu gittikçe azalarak suyunkine yaklaşır. Bu özellikten yararlanılarak akünün şarj dur umu ölçülebilir. Yoğunluk ölçmek için hidrometre kullanılır. Yoğunluk ölçmek için ölçü birimi olarak bome derecesi ve özgül ağırlık kullanılır.

Elektrolitin öz direnci yoğunluğuna bağlı olarak değişir ve akülerde kullanılan elektrolitin öz direncinin en düşük seviyede olması istenir. Öz ağırlığı 15°C’de 1,223 (%30 asit)olan elektrolitin öz direnci en düşüktür. Elektrolitin öz direnci sıcaklıkla da ilgilidir.

Sıcaklık azaldıkça asit eriyiklerinin direnci de hızla artar özellikle sıcaklık 0ºC’nin altında ise. Bataryanın iç direncini belirlemede elektrolitin öz direnci en önemli etkenlerden biridir. Bataryanın iç direncini yeterince küçük olmazsa faydalı enerjinin büyük bir kısmı bataryanın yüksek akımla deşarjı sırasında kendi içerisinde ısı enerjisi olarak harcanır.

Çok yüksek akımla deşarj olan akülerde elektrolitin plaka yüzeylerinde, deşarj sırasında oluşan su ile sulanması çok hızlıdır.

Elektrolitin sulanma hızının asidin elektrolit içindeki yayılma hızından daha büyük olmaması için elektrolit yoğunluğunun normalden daha yüksek olması gerekir. Ancak yoğun luk çok yüksek olursa bu seferde plakalar ve bazı durumlarda separatörler asitin etkisiyle hasara uğrar.

Bu nedenle, elektrolit yoğunluğunu üst sınırı 1,300 olarak sınırlandırılır. Genel olarak, tam şarjlı bir otomotiv aküde elektrolit yoğunluğu 1,280 geçmemelidir. Deşarj olmuş bir aküde elektrolit yoğunluğu 1,150’den az olmalıdır.

Eletrolit Yoğunluğunun Ölçülmesi

Aküde meydana gelen kimyasal olaylar anlatılırken akünün deşarj olması sırasında elektrolitteki sülfürik suya elektrolitin yoğunluğu akü deşarj oldukça azalır. Bu özellikten akünün şarj dönüştüğünü belirtmiştik. Bir yandan asit eksilirken diğer yandan su oluştuğundan durumunu kontrol etmek için yararlanılır.

Elektrolitin yoğunluğu hidrometre ile ölçülür. Ölçü birimi bome veya özgül ağırlıktır. Son yıllarda özgül ağırlık daha çok kullanılır oldu.Elektrolit yoğunluğu çevre sıcaklığına göre değişir. Dünya yüzeyi üç değişik iklim kuşağına ayrılmıştır : sıcak, soğuk ve orta kuşak. Sıcakta aküde kimyasal olayın kolaylaşması dolayısıyla ‘’self şarj’’ olayı hızlanır.

Yoğunluk fazla olursa bu olay daha da hızlanır ve bu durum akünün ömrünü kısaltır. Bunu önlemek için sıcak ülkelerde kullanılan akülerde elektrolit yo ğunluğu azaltılır. Bu ülkelerde kullanılan elektrolit yoğunluğu 1,230 ’dur.

Şekil 2.1: Hidrometren in kısımları ve bome dereceleri

Orta kuşakta kullanılan elektrolit yoğunluğu 1,270 ile 1,300 arasında değişebilirse de bu kuşakta kullanılan elektrolit yoğunluğu genelde 1,280 ’dir.

Soğuk kuşakta kullanılan elektrolit yoğunluğu daha yüksektir. Çünkü bu kuşakta hava sıcaklığı çok azalabilir ve bu yüzden bataryalarda donma tehlikesi vardır. Burada yoğunluk 1,320 olabilir.

Ülkemiz orta kuşakta bulunduğundan batarya muayenelerinde tam şarjlı bataryanın yoğunluğu 1,280 olarak kabul edilir.

Elektrolit yoğunluğu kapasiteyi de etkiler, bu yüzden bataryaya gelişigüzel yoğunlukta elektrolit koyulmaması gerekir.

Elektrolit yoğunluğunun kapasiteye etki etmesinin nedenleri:

Eleman voltajını belirler.
Bataryanın iç direncini belirler.
Viskoziteyi aktif maddenin gözeneklerine işleme hızını belirler .
Aktif madde gözeneklerinin içindeki ve dışındaki elektrolit yoğunlukları arasındaki fark elektrolitin gözeneklere işleme hızını etkiler.

. Hidrometre ile Bataryanın Şarj Durumunun Ölçülmesi

Elektrolit yoğunluğu ile şarj durumu arasındaki ilgi bize akünün şarj durumunu anlamada büyük kolaylık sağlar.

Yapılan deneyler sonucunda, oda sıcaklığında şarj durumu ile elektrolit yoğunluğu arasındaki ilişkinin aşağıdaki tabloda görüldüğü gibi olduğu saptanmıştır.

Yaklaşık Yoğunluk Şarj Durumu
1,260–1,290 Tam şarjlı
1,230–1,260 Yaklaşık ¾ şarjlı
1,200–1,230 Yaklaşık ½ şarjlı
1,170–1,200 Yaklaşık ¼ şarjlı
1,140–1,170 Hemen hemen boş
1,110–1,140 Tamamen boş
Tablo 2.1: Elektrolit yoğunluğunun şarj durumunu göstermesi


Şekil 2.2: Hidrometre ile el ektrolit yoğunluğunun ölçülmesi

Voltmetre ile Akü Şarjının Ölçülmesi

Voltmetre akünün voltajını ölçer. Akünün vermiş olduğu akım doğru akım (DC) olduğu için voltajı da DC voltmetresi ile ölçülmelidir. 12 voltluk tam şarjlı bir akünün voltajı boşta ölçüldüğünde 12,6- 13,2 volt civarında olmalıdır. Voltaj 10,5 Volt’a düşmüş ise akü deşarj olmuş demektir.

Şekil 2.3: Voltmetre ile açık devre voltajının ölçülmesi ve şarj yüzdeleri

Bataryalarda Şarj İşlemi

Yavaş Şarj

Akünün şarjında izlenen normal yoldur. Bu iş için genel olarak şarj redresörleri kullanılır. Bu cihazlar alternatif akımı doğru akıma çeviri r. Cihazın kapasitesine göre bir veya daha çok cihaz aynı anda şarj edilebilir .

Bu batarya ların kapasitesinin birbirine yakın olması iyi olur. Ancak şarj edilme si gereken bataryalardan biri diğerinden küçükse şarj akımı küçük olana göre ay arlanmalıdır. Şarj akımı batarya kapasitesinin 1/10'dan fazla olmayacak şekilde ayarlanmalıdır.

Zaman varsa şarj akımı daha küçük tutulabilir. Şarj işlemine bataryanın bütün elemanlarından serbestçe gaz çıkmaya başlayınc aya kadar devam eder ve 2 saat içinde daha fazla yoğunluk artmıyorsa şarj işlemi tamamlanmış olur.

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 i ç indeki gaz kabarcıklarının etkisi unutulmamalıdır.

Bir aküyü yavaş şarja bağlarken dikkat edilecek noktalar:

Akünün yüzeyi temizlenir. Akü toz kapakları açılır.
Yoğunluk muayenesi yapılır ve elektrolit seviyesi tamamlanır.
Birden fazla akü seri bağlanmışsa en küçük kapasiteli aküye göre şarj akımı seçilir.
Şarj akımı akü kapasitesinin 1 / 10 ile 1 / 20 ’ si arasında seçilir (Örnek: Anma kapasitesi 60 Ah olan aküde şarj akımı 3 – 6 ampe r arasında olmalıdır.) .
Şarj olurken zaman zaman elektrolit yoğunluk kontrolü yapılır.

Çabuk Şarj

Kısa bir zamanda aküyü yüksek akımla şarj etmek gerektiğinde çabuk şarj işlemi yapılır. Bilerek ve kuralına uygulanarak yapılırsa şarj zamanı azaltılır ve zaman kazanılır .

Bu bakımdan çabuk şarj cihazı çok yararlı bir cihazdır ; fakat kurallara uygun olarak kullanılmazsa bu cihaz aküler için çok tehlikeli bir cihazdır. Ç abuk şarj işlemi yalnız sağlama akülerde uygulanır.

Ayr ıca bir akünün normal ömr ü içinde çabuk şarj işlemi sayısı 10 ’u geçmemesi gerekir. Çabuk şarj sırasında şarj voltajı 15,5 Volt’u geçmemelidir. Şarj voltajı 15,5 Volt’un üzerine çıkarsa şarj akımı karalılığı bozulur ve akünün arızalanmasına sebep olabilir .

Çabuk Şarj Sırasında Dikkat Edil mesi Gereken Hususlar

Aşırı sıcaklık
Çabuk şarj sırasında elektrolit sıcaklığı 52 ºC ’ yi geçmemelidir. Sıcaklık bu değeri aşarsa yüksek şarj akımı ve yüksek sıcaklık plakalara ve separatörlere zarar verir.

Şiddetli gaz çıkışı
Çabuk şarj işlemi yapılırken aküde şiddetli gaz çıkışı oluyorsa çabuk şarj işlemine son verilmelidir. Çünkü akü arızalıdır ; yani aküde sülfatlaşma vardır.

Elektrolitin bulanması
Çabuk şarj işlemi yapılırken elektrolitin bulanmış olduğu gözlenirse işleme son verilmelidir. Elektrolitin bulanmasına neden olan parçacıklar plakalardan dökülen aktif madde parçacıklarıdır.

Çabuk şarj işlemine devam edilir ise bu parçacıklar çıkan gazların etkisiyle yükselir ve plakalar üze rinde kısa devreye sebep olur.

Yoğunluk Şarj Durumu Şarj Süresi

1265–1300 T am şarjlı Şarj etmeyin
1235–1260 3/4 '' Yavaş şarj
1205–1230 1/2 '' 30dk çabuk şarj
1170–1200 1/4 '' 45dk '' ''
1135–1135 Boş 60dk '' ''

Tablo 2.2: A künün yoğunluğ una göre şarj durumu ve şarj süresi

Akü Kapasitesi

Kapasite ve Kapasiteye Etkileyen Faktörler

Bataryanın depolayabileceği enerji miktarı amper saat olarak k apasitesi ile belirtilir. Batarya kapasitesi elemanlardaki aktif madde ve elektrolitteki asit miktarı ile orantılıdır.

Bataryalarda kapasiteye etki eden başlıca etkenler şunlardır; elemandaki aktif madde miktarı, plakaların kalınlığı, deşarj hızı, sıcaklı k, elektrolitin miktarı ve eskilik durumu dur.

Kapasite Tanımları

Amerikan Standart’ına göre 3 değişik kapasite tanımı vardır.

20 saatlik yükleme kapasitesi veya reklam kapasitesi

Bataryaların reklam kapasitesi standart süre ( Otomotiv bataryalar da 20 saat)ile deşarj süresi boyunca sabit kalan ve eleman gerilimi 1,75 Volt’a düşünceye kadar devam eden akım şiddetinin çarpımına eşittir.

Bu sırada sıcaklık oda sıcaklığında yani 26,6ºC olmalıdır. Kapasite birimi amper saat (Ah)’tır. Kısaca ;Ah çekilen akım * zaman ‘dır.

Deşarj sırasında çekilmesi gereken akım, bataryanın üreticisinin bildirdiği reklam kapasitesi değerin 20’ye bölünmesi ile bulunur.

25 Amperlik yükleme kapasitesi

Bu kapasite değeri oda sıcaklığında ve eleman gerilimi 1,75 Volt’tan aşağı düşmemek koşulu ile bataryanın 25 Amper gibi orta büyüklükteki bir yük altında ne kadar bir süre akım verebileceğini belirler.

Bu akım şiddeti, aydınlatma ve ateşleme sistemleri ile diğer alıcıların hep beraber ortalama akım şiddetini temsil eder şarj sistemi çalışmadığı zaman bataryanın ne kadar bir süre ile bu alıcıları besleyebileceğini belirtir.

Soğuk yükleme kapasitesi

Bu kapasite değerlendirmesi sıfır Fahrenhayt yani -17,7 ºC sıcaklıkta eleman gerilimi 1 Volt’un altına düşünceye k adar kaç dakika süre ile 300 Amper verebileceğini belirtir. Böylece, bataryanın soğuk havalarda motoru çalıştırma yeteneği belirlenmiş olur.

Kapasitesi 100 Ah (20 saatlik yüklemeye göre) olan bir batarya sıfır Fahrenhayt’tan başlayarak eleman voltajı 1 Volt’a düşünceye kadar 300 Amper’i 3,6 dakika verebilir. Buna göre kapasite: 3,6/60*300=18Ah olur.

20 saatte şarj deşarj edilseydi kapasitesi 100 Ah olan bir batarya 300 amper yük altında ancak 18 amper saat verebilirdi

Bunun nedeni hızlı deşarjda akımı meydana getiren kimyasal olayın daha ziyade plakaların yüzeyinde olması ve iç kısımlardaki aktif maddenin kimyasal olaya girmeye vakit bulamamasıdır.

Ayrıca soğukta kimyasal olay yavaş olduğu gibi yüksek akımla deşarjda I²R formülü ile belirtil en iç dirençteki ısı kayıpları da büyük olur.

Elektrolitin aktif maddenin gözeneklerine işleme hızı viskozitesine çok sıkı sıkıya bağlıdır. Bu nedenle kapasite üzerinde önemli bir etkisi vardır. 25ºC ile 0ºC arasında viskozite iki katına çıkar. 0ºC’nin a ltında viskozite daha hızlı artar ve bu da düşük sıcaklıklarda batarya kapasitesinin neden o kadar çabuk azaldığını açıklar.

Hızlı deşarjda, sıcaklığın dışında kapasitenin düşük çıkmasının nedenleri şöyle sayılabilir; plakaların yüzeyinde oluşan sülfat tabakasının aktif maddenin gözeneklerini tıkaması, elektrolitin gözeneklere işlemesi için yeterli zaman bulunmaması, bataryanın iç direncinin yarattığı voltaj düşmesi.

Diğer kapasite tanımları

Yukarıda belirtilen kapasite tanımlarından başka tanımlar da vardır. Ancak, günlük yaşamda bütün bu tanımlardan yalnız 20 saatlik yükleme kapasitesi kullanılır. Diğerleri yapımcıların kendi ürünlerini çeşitli koşullarda denemek için kullandıkları ölçülerdir.

Kapasite muayenelerinde dikkat edilecek noktalar
Deşarj akımının büyüklüğü
Deşarjın durdurulacağı voltaj
Sıcaklık

Finali yani deşarjın durdurulacağı voltaj 8 saat veya daha uzun süreli deşarjlarda 1,75 volt’ tur. Bataryayı daha fazla deşarj etmek doğru değildir.

Bu voltaj devre kapalı iken ölçülür. Yüksek akımla deşarjda iç dirençteki voltaj düşmesi ve plakaların gözenekleri içindeki elektrolit yoğunluğunun oluşan su yüzünden fazlaca düşmesi nedeniyle final voltajı daha düşük alınır.

Otomotiv bataryalarda final voltajı 80ºF’ta ve 20 saatlik deşarjda 1,7 5 Volt,20 dakikalık deşarjda 1,50 Volt ve 0ºF’ta 300 Amper’le deşarjda ise 1,00 Volt alınır.

Akünün Self- Deşarjı

Kullanılmadan uzun müddet bekletilen bataryanın içinde, bir akım veriyormuş gibi kimyasal reaksiyon meydana gelir.

Bu olaya self deşar j (Kendi kendini deşarj) denir. Sıcaklık yükseldikçe bataryanın self deşarj hızı da artar. Çünkü yüksek sıcaklıkta batarya elektrolit yoğunluğu azalır.

Sülfatlaşma

Akünün plakalarında meydana gelen kurşun sülfatlar yüzeyde sert bir tabaka meydana g etirir. Buna sülfatlaşma denir.

Kullanılmadan Bekletilen Akülerde Yapılacak İşlemler

Uzun müddet depolama mecburiyetinde kalınan aküleri mümkün mertebe soğuk yerlerde muhafaza etmeli ve en fazla 30 günde bir tam şarj ederek meydana gelen sülfatlaşmayı kalınlaşmadan yok etmelidir.

Büyük olan iş yerlerinde fazla sayıdaki aküleri bir arada depolamak mecburiyeti olduğundan aküleri özel şarj cihazına bağlanarak muhafaza edilmelidir.

Uzun süre kullanılmadan bekletilen akülerin plakalarında sülfatlaşma olur. Sertleşen plakaları çözmek için yavaş şarj uygulanır.

Önce aküye bir alıcı bağlanarak akü tamamen boşaltılır. Sonra akünün içindeki elektrolit boşaltılır ve saf su konur. Akü 0,5 -1 Amper’ lik bir akımla 60 - 100 saat arasında şarj edilir.

Şarj süresi bitiminde akü içindeki elektrolit boşaltılarak uygun yoğunlukta elektrolit ilave edilir.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
T.C.
MİLLİ EĞİTİM BAKANLIĞI
MEGEP
MESLEKİ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN
GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ
DENİZCİLİK
ANKARA 2008

AKÜYÜ SÖKMEK VE KONTROLLERİNİ YAPMAK
YOLAÇAN Fikret, Motor Ayarları Teknolojisi Ders Notları , 1983.

FİLDİŞİ Muhtar, Hulisi TÜRKMEN, İsmail YİĞİT, Motorculuk Bölümü Oto Elektrik İş ve İşlem Yaprakları Sınıf – 2, İstanbu l, 1988.
YURTKULU İlhan, Oto Elektrik Teknolojisi , Yüce Yayınları A. Ş.
STAUDT Wilfried, Motorlu Taşıt Tekniği, Ankara, 1995.
www .Bosch Otomotiv Satış Sonrası.htm www. Mutlu Akü
www. İnci Akü
www. Oto Market
www. Denizce.com.
www.auto.101.com.