Jak zmierzyć napięcie akumulatora miernikiem?

Napięcie akumulatora samochodowego, wyrażane w woltach [V] to bardzo istotny parametr mówiący o stanie oraz kondycji magazynu energii elektrycznej w naszym pojeździe. Niezbędny jest do tego prawidłowo wykonany oraz zinterpretowany pomiar napięcia.

Według obiegowej opinii, napięcie na zaciskach akumulatora wynosi 12V. To nie jest cała prawda: ono może tyle wynosić, ale nie musi. Dokładna wartość zależy od kilku czynników, które zostaną szerzej omówione. Zajmijmy się na początek samym pomiarem napięcia.

Jak działa akumulator?

W porządku, zmierzyliśmy napięcie akumulatora, jak je zinterpretować? Akumulator samochodowy jest akumulatorem kwasowo-ołowiowym, co oznacza, że w kwasie siarkowym o odpowiednim stężeniu zanurzone są dwie płyty (elektrody) wykonane z ołowiu, z czego jedna jest dodatkowo pokryta tlenkiem tego metalu. Kwas jest elektrolitem, czyli magazynuje energię w wiązaniach chemicznych.

Napięcie na pojedynczej celi takiego akumulatora wynosi około 2V. Cela to szczelna przegródka z niewielkim korkiem, w której znajdują się elektrody wraz z elektrolitem. Takich cel w akumulatorze samochodowym mamy 6. Wszystkie są połączone szeregowo, więc ich napięcia sumują się.

Po pierwsze: woltomierz

Potrzebny będzie do tego woltomierz napięcia stałego. Sam woltomierz będzie dosyć trudno kupić, bowiem od wielu lat w powszechnej sprzedaży dostępne są „kombajny” pomiarowe, zwane multimetrami. Za ich pomocą można zmierzyć wartość napięcia, natężenie prądu, rezystancję i parę innych parametrów. Aktualnie sprzedawane multimetry mają wyświetlacz cyfrowy, ciekłokrystaliczny.

Ceny tego typu przyrządów zaczynają się od kilkunastu złotych. Ich parametry nie są zadowalające dla profesjonalistów, ale w zastosowaniach amatorskich jak najbardziej się sprawdzą – zwłaszcza do wykonania tak nieskomplikowanego zadania, jakim jest pomiar napięcia akumulatora samochodowego.

Jak podłączyć przewody?

Do multimetru zawsze są dołączane dwa przewody pomiarowe: jeden czerwony, drugi czarny (rzadziej niebieski). Każdy z tych przewodów jest zakończony ostrym metalowym szpicem osadzonym w obudowie z tworzywa sztucznego, a z drugiej grubszym wtykiem o sprężynujących bokach, tzw. banankiem.

Część ostro zakończona służy do tego, aby móc nią dotknąć wyprowadzenia baterii, akumulatora lub elementu elektronicznego w precyzyjnie wybranym miejscu. Podczas tej czynności należy trzymać w ręku jedynie plastikową część. Dotykanie palcem do metalowej końcówki może grozić zafałszowaniem wyniku, a nawet porażeniem! Drugi koniec przewodu, czyli wspomniany wcześniej „bananek” należy włożyć do multimetru.

Jednak przewody są, dwa a w multimetrze mamy trzy, czasem cztery otwory. Przewód czarny zawsze należy wetknąć w złącze oznaczone jako COM lub GND. Dla celów pomiaru napięcia, przewód czerwony powinien znaleźć się w gnieździe opisanym jako V – przy tym samym gnieździe możemy znaleźć również inne oznaczenia, jak mA czy Ω, ale to nie ma chwilowo znaczenia. Najważniejsze, aby było wśród nich V lub voltage.

Zakres pomiarowy

Przed przystąpieniem do pomiaru, należy również włączyć multimetr i ustawić odpowiedni zakres pomiarowy. W sporej grupie przyrządów obie te czynności wykonuje się jednocześnie, przekręcając pokrętło na wybraną pozycję. Akumulator samochodowy ma napięcie około 12V, zatem zakres musi być większy od tej wartości, ale jednocześnie możliwie najmniejszy. Zakres do 20V będzie więc idealny. Trzeba jeszcze zwrócić uwagę, na to, aby było to napięcie stałe, oznaczone jako VDC, V= albo V---.

Jak prawidłowo wykonać pomiar?

Mamy przyrząd, mamy jego okablowanie, jak zatem zmierzyć napięcie akumulatora? To nic skomplikowanego! Wystarczy przytknąć metalowe szpikulce przewodów pomiarowych do wypustek na akumulatorze. Czarną do zacisku ujemnego, oznaczonego jako -, a czerwoną do dodatniego, z symbolem +. Jeżeli są pokryte szarym nalotem, wystarczy lekko go zeskrobać, nawet samymi zakończeniami przewodów pomiarowych.

Na wyświetlaczu pojawią się cyfry inne niż zera – należy je zapamiętać lub zapisać. Może się okazać, że wynik „pływa” na ostatniej pozycji: raz miernik pokazuje, na przykład, 12,61V, za chwilę 12,60V, jeszcze za trochę 12,62V. To jest całkowicie normalne zjawisko, wynikające z istnienia błędu pomiarowego oraz kilku innych czynników. Należy to mniej-więcej uśrednić, wybierając najczęściej powtarzające się wskazanie lub wyciągając średnią arytmetyczną z kilku takich pomiarów.

Wyższe napięcie = inny zakres

W przypadku akumulatora o wyższym napięciu znamionowym, na przykład z ciężarówki (24V) lub wózka elektrycznego (48V), konieczne do wykonania czynności są takie same. Jedyna różnica będzie w doborze zakresu pomiarowego, który powinien wynosić 200V, a jeszcze lepiej 100V – o ile taki jest.

Inna metoda

Najwięcej o stanie akumulatora powiedziałby nam pomiar gęstości jego elektrolitu. Wykonuje się go odpowiednio skalibrowanym areometrem, który na swojej podziałce wskazuje, czy gęstość jest w odpowiednim przedziale. Jednak taki pomiar wymaga otwarcia korków, pod którymi jest żrący kwas siarkowy, a nie każdy ma ochotę to zrobić. Użycie woltomierza wydaje się być szybsze i bezpieczniejsze.

Co oznacza wynik pomiaru?

Napięcie akumulatora w liczbach. Głęboko rozładowany akumulator samochodowy ma napięcie około 10,8V. To jest stan, w którym wymaga on natychmiastowego i pełnego naładowania, ponieważ długotrwałe przebywanie w tym stanie może spowodować trwały uszczerbek na jego zdrowiu. Dokładniej, na jego elektrodach wytrąci się krystaliczny siarczan ołowiu, który doskonale nie przewodzi prądu, przez co drastycznie spadnie jego pojemność.

Prawidłowo naładowany akumulator w czasie spoczynku, bez obciążenia, ma napięcie około 12,6V. Dokładna wartość zależy od temperatury, ale wartości z przedziału 12,4 – 12,8V są jak najbardziej akceptowalne. Zaraz po naładowaniu, napięcie to jest wyższe, nawet powyżej 13V, dlatego pomiar napięcia „spoczynkowego” najlepiej jest wykonać minimum kilkanaście godzin po zakończeniu ładowania i zdjęciu zacisków ładowarki.

W trakcie ładowania, a ma to miejsce wtedy, kiedy pracuje silnik, napięcie na akumulatorze będzie wyższe. Powinno wynosić około 14V, nawet nieco wyżej – zależnie od temperatury. Jeżeli po włączeniu silnika, zmierzona wartość jest w przedziale 13,8 – 14,4V – wszystko jest w porządku. Napięcie ładowania również powinno zmieniać się wraz z temperaturą. Nowoczesne, bardziej zaawansowane sterowniki silników to potrafią. Jeżeli jest mniej lub więcej – należy sprawdzić kontroler ładowania.

Uwaga na ładowanie!

W żadnym wypadku napięcie ładowania nie powinno przekraczać 14,5V (niektórzy piszą o 14,4V). Powyżej tej wartości, z elektrolitu zaczyna wytrącać się wodór. To bezbarwny, bezwonny i znacznie lżejszy od powietrza gaz, który – w połączeniu z tlenem, nawet tym z powietrza – tworzy mieszaninę doskonale wybuchową. Jeżeli więc słyszysz, że z akumulatora z sykiem uchodzi gaz, a nawet słyszysz bulgot, przerwij ładowanie i przewietrz otoczenie.

Jak ocenić stan akumulatora?

Do prawidłowej oceny stanu akumulatora polecam wykonać trzy pomiary:

1. przy braku obciążenia (stacyjka jest wyłączona, lub nawet akumulator został wyjęty z samochodu),
2. przy niewielkim obciążeniu (stacyjka włączona, działa np. radio samochodowe, nawigacja i kilka kontrolek),
3. podczas ładowania (silnik pracuje – najlepiej ten pomiar wykonać po dłuższej chwili od uruchomienia silnika, aby akumulator mógł odzyskać energię straconą na rozruch).

Jeżeli w każdym z tych trzech przypadków, napięcie na zaciskach akumulatora mieści się w zadanych granicach, czyli:

1. około 12,6V,
2. również około 12,6V, a na pewno powyżej 10,8V,
3. około 13,8 – 14,4V

to można wnioskować, że zarówno sam akumulator, jak i obsługujące go podzespoły w samochodzie pracują prawidłowo.