Испытание аккумуляторных батарей – » :

Проверка и испытания аккумуляторных батарей / Публикации / Energoboard.ru

Разместить публикацию Мои публикации Написать
3 июля 2012 в 10:00

При проведении проверки и испытаний аккумуляторных батарей на электрических подстанциях измеряют сопротивление изоляции батареи, проводят проверку ее емкости, проверку плотности и температуры электролита в каждой банке и проверка напряжения каждого элемента аккумуляторной батареи.

Измерение сопротивления изоляции аккумуляторной батареи

Измерение сопротивления изоляции аккумуляторной батареи производится мегаомметром на напряжение 500 - 1000 В или методом вольтметра по схеме рис. 1.

Измеряются поочередно напряжение между полюсами батареи и напряжение каждого полюса по отношению к «земле».

Измерения должны производиться одним вольтметром класса точности не ниже 1 с известным внутренним сопротивлением - не ниже 50 000 Ом.

Сопротивление изоляции, Ом, Rиз = (U /( U1 + U2) - 1 ) х Rпр, где U - напряжение между полюсами аккумуляторной батареи, В; U1 - напряжение между «плюсом» аккумуляторной батареи и «землей», В, U2- напряжение между «минусом» аккумуляторной батареи и «землей», В, Rпp - внутреннее сопротивление вольтметра, Ом.

Сопротивление изоляции батареи должно быть не менее:

Номинальное напряжение, В 24 48 110 220
Сопротивление изоляции, кОм 14 25 50 100

Проверка емкости отформованной батареи

Аккумуляторная батарея заряжается до получения (в течение 1 ч) напряжения элемента, равного 2,6 - 2,75 В, и возникновения сильного выделения газов на всех пластинах.

Через 30 мин после окончания заряда производится контрольный разряд током 3-или 10-часового режима для кислотных и 8-часового режима для щелочных аккумуляторов.

Разряд ведется на нагрузочное сопротивление или на зарядный генератор, переводимый в двигательный режим снижением тока возбуждения.

Во время контрольного разряда ежечасно измеряют: напряжение на зажимах каждого элемента и всей аккумуляторной батареи, разрядный ток, плотность электролита в элементах, температуру электролита в контрольных элементах.

Разряд ведется до снижения напряжения на зажимах элемента до 1,8 В.

Если хотя бы на одном элементе аккумуляторной батареи напряжение окажется ниже 1,8 В, разряд должен быть прекращен.

Полученную в результате разряда емкость в ампер-часах приводят к температуре +25 °С по формуле С25 = Сt / (1 + 0,008 (t - 25)), где t — средняя температура электролита при разряде, °С, Ct - емкость, полученная при разряде, А-ч, С25 - емкость, приведенная к температуре +25°С, А-ч; 0,008 — температурный коэффициент.

Полученная в результате контрольного разряда емкость аккумуляторной батареи, приведенная к температуре +25 °С, должна соответствовать данным предприятия-изготовителя.

Проверка плотности и температуры электролита в каждой банке

Плотность электролита в конце заряда должна находиться в пределах 1,2 - 1,21 в элементах с пластинами поверхностной конструкции (С и СК) и 1,24 в элементах с панцирными пластинами (СП и СПК), температура - не выше +40 оС.

Плотность электролита в конце контрольного разряда аккумуляторной батареи должна быть не менее 1,145 в элементах С и СК и не менее 1,185 в элементах СП и СПК.

Проверка напряжения каждого элемента аккумуляторной батареи

Отстающих элементов должно быть не более 5 % их общего количества. Напряжение отстающих элементов в конце раз ряда не должно отличаться более чем на 1 - 1,5 % среднего напряжения остальных элементов.

Напряжение в конце разряда должно быть для аккумуляторов типа С (СК) при 3-, 10-часовом режиме разряда - не ниже 1,8 В и при 0,5, 1, 2-часовом режиме разряда - не ниже 1,75 В.

Сегодня, в 18:04

3

15 апреля в 21:39 17

15 апреля в 16:34 19

15 апреля в 13:59 25

12 апреля в 18:55 32

12 апреля в 18:53 31

11 апреля в 10:36 55

11 апреля в 10:28 67

11 апреля в 00:06 32

11 апреля в 00:00 31

12 июля 2011 в 08:56 11012

14 ноября 2012 в 10:00 7674

29 февраля 2012 в 10:00 5515

21 июля 2011 в 10:00 5464

4 июня 2012 в 11:00 5288

28 ноября 2011 в 10:00 5082

27 февраля 2013 в 10:00

4929

24 мая 2017 в 10:00 4621

16 августа 2012 в 16:00 4195

31 января 2012 в 10:00

3154

energoboard.ru

Проверка и испытания аккумуляторных батарей


При проведении проверки и испытаний аккумуляторных батарей на электронных подстанциях определяют сопротивление изоляции батареи, проводят проверку ее емкости, проверку плотности и температуры электролита в каждой банке и проверка напряжения каждого элемента аккумуляторной батареи.

Измерение сопротивления изоляции аккумуляторной батареи

Измерение сопротивления изоляции аккумуляторной батареи делается мегаомметром на напряжение 500 — 1000 В либо способом вольтметра по схеме рис. 1.

Рис. 1. Измерение сопротивления изоляции аккумуляторной батареи вольтметром.

Измеряются попеременно напряжение меж полюсами батареи и напряжение каждого полюса по отношению к «земле».

Измерения должны выполняться одним вольтметром класса точности не ниже 1 с известным внутренним сопротивлением — не ниже 50 000 Ом.

Сопротивление изоляции, Ом,

Rиз = (U /( U1 + U2) — 1 ) х Rпр,

где U — напряжение меж полюсами аккумуляторной батареи, В; U1 — напряжение меж «плюсом» аккумуляторной батареи и «землей», В, U2— напряжение меж «минусом» аккумуляторной батареи и «землей», В, Rпp — внутреннее сопротивление вольтметра, Ом.

Сопротивление изоляции батареи должно быть более:

Номинальное напряжение, В 24 48 110 220
Сопротивление изоляции, кОм 14 25 50 100

Проверка емкости отформованной батареи

Аккумуляторная батарея заряжается до получения (в течение 1 ч) напряжения элемента, равного 2,6 — 2,75 В, и появления сильного выделения газов на всех пластинках.

Через 30 мин после окончания заряда делается контрольный разряд током 3-или 10-часового режима для кислотных и 8-часового режима для щелочных аккумов.

Разряд ведется на нагрузочное сопротивление либо на зарядный генератор, переводимый в двигательный режим понижением тока возбуждения.

Во время контрольного разряда раз в час определяют: напряжение на зажимах каждого элемента и всей аккумуляторной батареи, разрядный ток, плотность электролита в элементах, температуру электролита в контрольных элементах.

Разряд ведется до понижения напряжения на зажимах элемента до 1,8 В.

Если хотя бы на одном элементе аккумуляторной батареи напряжение окажется ниже 1,8 В, разряд должен быть прекращен.

Полученную в итоге разряда емкость в ампер-часах приводят к температуре +25 °С по формуле

С25 = Сt / (1 + 0,008 (t — 25)),

где t — средняя температура электролита при разряде, °С, Ct — емкость, приобретенная при разряде, А-ч, С25 — емкость, приведенная к температуре +25°С, А-ч; 0,008 — температурный коэффициент.

Приобретенная в итоге контрольного разряда емкость аккумуляторной батареи, приведенная к температуре +25 °С, должна соответствовать данным предприятия-изготовителя.

Аккумуляторные батареи на трансформаторной подстанции

Проверка плотности и температуры электролита в каждой банке

Плотность электролита в конце заряда должна находиться в границах 1,2 — 1,21 в элементах с пластинами поверхностной конструкции (С и СК) и 1,24 в элементах с панцирными пластинами (СП и СПК), температура — не выше +40 оС.

Плотность электролита в конце контрольного разряда аккумуляторной батареи должна быть более 1,145 в элементах С и СК и более 1,185 в элементах СП и СПК.

Проверка напряжения каждого элемента аккумуляторной батареи

Отстающих частей должно быть менее 5 % их полного количества. Напряжение отстающих частей в конце раз ряда не должно отличаться более чем на 1 — 1,5 % среднего напряжения других частей.

Напряжение в конце разряда должно быть для аккумов типа С (СК) при 3-, 10-часовом режиме разряда — не ниже 1,8 В и при 0,5, 1, 2-часовом режиме разряда — не ниже 1,75 В.

Школа для электрика

elektrica.info

какие параметры аккумуляторных батарей нужно проверять и как это сделать?

При использовании аккумуляторных батарей на любых объектах, особенно в системах бесперебойного питания, за их состоянием нужно следить и регулярно проводить проверки. В этом материале мы рассмотрим основные параметры АКБ, а также рассмотрим, какими приборами и как можно провести их контроль и проверку!

Основная задача при проверке состояния любой аккумуляторной батареи – выяснить, обладает ли она достаточной емкостью, может ли обеспечить заявленные производителем характеристики в течение необходимого времени. Однако непосредственно средствами измерения определяются только несколько основных параметров – напряжение, сила тока. В обслуживаемых аккумуляторах можно также замерить плотность электролита. Измерения можно проводить неоднократно, фиксируя изменение значений с течением времени. Все остальные параметры и характеристики не измеряются напрямую, а выводятся по разработанной изготовителем методике, причем она зависит и от типа АКБ, и от рекомендаций производителя, и от вида подключенной нагрузки. При этом необходимо учитывать, что многие зависимости, характеризующие работу АКБ, носят нелинейный характер. Могут сказываться и другие факторы, например, влияние температуры.

При выполнении краткосрочных измерений при использовании даже самых совершенных методик тестирование носит не точный количественный, а качественный характер. Единственный достоверный способ измерения емкости АКБ – его полная разрядка в течение многих часов с тщательной фиксацией параметров в ходе всего процесса. Но использовать столь продолжительную процедуру на практике можно далеко не всегда, особенно если батарей много. Тем не менее, и краткосрочных оценочных измерений достаточно для того, чтобы отличить работоспособный аккумулятор от изношенного, утратившего емкость, и вовремя произвести замену АКБ.

Способы проверки АКБ

1. Подключение нагрузки

К АКБ на некоторое время подключается рабочая или второстепенная нагрузка той или иной величины. Вольтметром или мультиметром измеряется падение напряжения. Если процедура выполняется несколько раз, между измерениями выжидается определенное время, чтобы батарея восстановилась. Полученные данные сопоставляются с параметрами, заявленными производителем АКБ для данного типа батареи и данной величины нагрузки.

2. Измерения при помощи нагрузочной вилки

Строение простейшей нагрузочной вилки показано на схеме:

Устройство оснащено вольтметром, параллельно которому установлен большой по мощности нагрузочный резистор, и имеет два щупа. В старых моделях вольтметры аналоговые; новые модели, как правило, оснащены ЖК-дисплеем и цифровым вольтметром. Существуют нагрузочные вилки с усложненной схемой, использующие несколько нагрузочных спиралей (сменных сопротивлений), рассчитанные на разные диапазоны измерения напряжений, предназначенные для тестирования кислотных либо щелочных аккумуляторов. Есть даже вилки, которыми тестируют отдельные банки аккумуляторов. В состав продвинутых устройств помимо вольтметра может входить амперметр.

Получаемые при измерениях данные также необходимо сопоставлять с параметрами, заявленными производителями для данного типа батарей и данного сопротивления.

3. Измерения при помощи специальных устройств, тестеров анализаторов АКБ

Приборы Кулон

Принципиальным развитием идеи нагрузочной вилки можно считать семейство цифровых приборов-тестеров Кулон (Кулон-12/6f, Кулон-12m, Кулон-12n и другие) для проверки состояния свинцовых кислотных аккумуляторов, а также другие подобные устройства. Они позволяют проводить быстрые замеры напряжения, приближенно определять емкость АКБ без контрольного разряда и сохранять в памяти несколько сотен, а иногда и тысяч измерений.

Приборы Кулон питаются от аккумулятора, на котором проводятся измерения. Входящие в комплект провода с разъемами «крокодил» имеют части, изолированные друг от друга, что обеспечивает четырехзажимное подключение к аккумулятору и устраняет влияние на показания прибора сопротивления в точках подключения зажимов. По заявлению разработчика, прибор анализирует отклик аккумулятора на тестовый сигнал специальной формы, при этом измеряемый параметр примерно пропорционален площади активной поверхности пластин аккумулятора и, таким образом, характеризует его емкость. Фактически, точность показаний зависит от достоверности методики, разработанной производителем.

Емкость аккумулятора – электрический заряд, отдаваемый полностью заряженным аккумулятором – измеряется в ампер-часах и представляет собой произведение тока разряда на время. Для точного определения емкости необходимо произвести разряд батареи (процесс длительный, многочасовой), постоянно фиксируя величину заряда, отдаваемого батареей. При этом относительная емкость АКБ в зависимости от времени изменяется нелинейно. Например, для аккумуляторной батареи типа LCL-12V33AP относительная емкость меняется со временем следующим образом:

Время разряда, часы Относительная емкость, %
0,1 37
1,3 48
0,7 53
1,9 76
4,2 84
9,2 92
20 100

Прибор Кулон при помощи быстрого измерения ориентировочно определяет емкость полностью заряженного аккумулятора. Он не предназначен для оценки степени заряженности АКБ, все измерения необходимо проводить на полностью заряженной батарее. Устройство кратковременно подает тестовый сигнал, регистрирует отклик от батареи и через несколько секунд выдает ориентировочную емкость АКБ в ампер-часах. Одновременно на экран выводится измеренное напряжение. Полученные значения можно сохранять в памяти прибора.

Производитель подчеркивает, что устройство не является прецизионным измерителем, но позволяет оценочно определять емкость свинцовой кислотной батареи, особенно если пользователь самостоятельно откалибровал прибор при помощи аккумулятора такого же типа, что и тестируемый, но с известной емкостью. Процедура калибровки подробно изложена в инструкции к прибору.

Тестеры PITE

Следующая разновидность устройств для тестирования АКБ – тестеры PITE: модель PITE 3915 для измерения внутреннего сопротивления и модель PITE 3918 для оценки проводимости батарей.

Управление осуществляется при помощи цветного сенсорного экрана, но основные управляющие кнопки вынесены на клавиатуру в нижней части корпуса. Прибором можно тестировать батареи емкостью от 5 до 6000 А·ч, с элементами аккумулятора 1.2 В, 2 В, 6 В и 12 В. Диапазон измерения напряжения – от 0.000 В до 16 В, сопротивления – от 0.00 до 100 мОм. Прибор позволяет задать тип проверяемых батарей, выполнить измерение напряжения и сопротивления (модель 3915) или напряжения и проводимости (модель 3918), и на их основании судить о том, соответствует емкость батареи заявленной производителем или нет. При этом параметр Capacity (емкость батареи) выводится в процентах.

Интерфейс прибора позволяет проводить как одиночные измерения, так и последовательные (до 254 измерений в каждой последовательности, совокупное количество результатов более 3000), что удобно при проверке большого количества однотипных АКБ (в последнем случае результаты сохраняются автоматически, помимо данных в них фиксируется также порядковый номер измерения). В зависимости от настроек прибор может использовать для выдачи результата (статуса Good, Pass, Warning или Failed) собственные критерии либо значения, заданные пользователем. Результаты тестирования через порт USB могут быть перенесены на компьютер для просмотра и последующей подготовки отчетов.

Анализаторы Fluke

Более глубокое развитие той же идеи – приборы Fluke Battery Analyzer серии 500 (BT 510, BT 520, BT 521), которые позволяют измерять и сохранять в памяти напряжение, внутреннее сопротивление стационарной батареи, температуру минусовой клеммы, напряжение при разрядке. При наличии дополнительных аксессуаров можно измерять и сохранять в памяти и другие параметры. Тесты можно проводить как в режиме отдельных измерений, так и в последовательном режиме; используя настраиваемые профили. Есть возможность задать пороговые значения для различных параметров. Встроенный порт USB позволяет передавать собранные записи (до 999 записей каждого типа) на компьютер для подготовки отчетов с помощью программного обеспечения Analyze Software, входящего в комплект поставки.

Щупы прибора имеют специальную конструкцию: внутренний подпружиненный контакт предназначен для измерения тока, внешний – для измерения напряжения. Если на щуп надавить, внутренний наконечник смещается внутрь таким образом, что оба контакта каждого щупа касаются поверхности одновременно. В результате одни и те же щупы позволяют организовать как 2-проводное, так и 4-проводное подключение к полюсам батареи (последнее необходимо для измерения Кельвина).

  • Прибор позволяет измерять следующие параметры:

  • Внутреннее сопротивление батареи (измерение занимает менее 3 с).

  • Напряжение батареи (производится одновременно с измерением внутреннего сопротивления)

  • Температура минусовой клеммы (рядом с черным наконечником на щупе BTL21 Interactive Test Probe предусмотрен ИК-датчик)

  • Напряжение при разрядке (определяется несколько раз в ходе разрядки или во время теста на нагрузку)

Также возможно измерение пульсирующего напряжения, измерение переменного и постоянного тока (при наличии токовых клещей и адаптера), выполнение функций мультиметра. С анализаторами Fluke можно использовать интерактивный тестовый щуп BTL21 Interactive Test Probe со встроенным датчиком температуры. С приборами совместимо большое разнообразие дополнительных аксессуаров (токовые клещи, удлинители разного размера, съемный фонарик и т. п.).


 


 

Хотя прибор обладает богатым функционалом, ключевым этапом в определении состояния АКБ остается сопоставление измеренных показателей с расчетными или заданными изготовителем для данного конкретного типа батарей. Устройства Fluke Battery Analyzer серии 500 удобны для массовой инспекции состояния батарей. Последовательный режим и система профилей позволяют выполнять необходимые измерения одно за другим, результаты запоминаются прибором и хранятся в упорядоченной форме, последовательно пронумерованные и разбитые на группы. Но прибор не имеет функции прямого или косвенного измерения емкости АКБ в ампер-часах – хотя бы потому, что для батарей разного типа на сегодняшний день вряд ли возможно разработать единую точную методику такого определения.

Все перечисленные выше устройства, хоть и отличаются друг от друга по размеру, относятся к классу портативных. В отдельную группу можно выделить стационарные комплексы для проверки АКБ, которые могут проводить быстрые испытания с определением внутреннего сопротивления, контролировать все параметры, включая активную и реактивную составляющие сопротивления, управлять процессом разряда/заряда и т. п. Подобные комплексы адресованы скорее исследовательским лабораториям, промышленным производителям АКБ и разработчикам нового оборудования, чем конечным пользователям.

Анализаторы Vencon

Промежуточное положение занимает анализатор Vencon UBA5, предназначенный для работы с аккумуляторными батареями, используемыми в портативных средствах связи (мобильных телефонах, носимых радиостанциях, разнообразных гаджетах и т. п.), портативных инструментах и других устройствах напряжением до 18.5 В, емкостью от 10 мА·ч до 100 А·ч. Анализатор Vencon UBA5 совмещен с зарядным устройством и может использоваться в ремонтных мастерских, центрах обслуживания компьютерной техники, мобильной электроники и других устройств.

Прибор предназначен для различных типов АКБ (никель-кадмиевых, никель-металл-гидридных, литий-ионных, литий-полимерных, свинцовых кислотных и др.), позволяет задавать токи зарядки и разрядки, изменять алгоритмы работы устройства, тестировать емкость батарей при помощи однократных и многократных измерений, сохранять результаты измерений в памяти и выводить их через порт USB, готовить графические отчеты при помощи программного обеспечения.

Характерная особенность устройства – два измерительных канала (по 2 измерительных провода каждый), причем для проведения различных измерений их можно комбинировать, в том числе и от нескольких устройств UBA5. Дополнительно могут заказываться датчики температуры.
 

Прибор способен генерировать зарядный ток до 2А на каждом канале, ток нагрузки – до 3А (45 Вт) на каждом канале (в комплект входит адаптер питания). Более точные характеристики зависят от конкретной модели устройства – в серию UBA5 входит 5 различных моделей приборов.
 

В данном типе прибора, как и во всех описанных ранее, ключевым для определения состояния батареи является сопоставление измеренных показателей с параметрами, заявленными производителями АКБ.

4. Полная разрядка/зарядка

На сегодняшний день полная разрядка и зарядка – это единственный прямой и максимально достоверный способ определения емкости АКБ. Специализированные устройства контроля разряда/заряда батареи (УКРЗ) позволяют выполнить глубокую разрядку и последующую полную зарядку батареи с постоянным контролем емкости. Однако эта процедура занимает очень много времени: 15-17-20-24 часа, иногда и более суток, в зависимости от емкости и текущего состояния батареи. Хотя метод дает наиболее точные результаты, из-за временных затрат его применение ограничено.

5. Измерение плотности электролита

В обслуживаемых аккумуляторах для определения их состояния можно измерять плотность электролита, поскольку между этим параметром и емкостью АКБ существует непосредственная зависимость. Плотность электролита может меняться в силу разных причин, которые вдобавок взаимосвязаны (частый глубокий разряд батареи, сульфатация, неоптимальная плотность электролита, испарение и утечка раствора и т. д.). Аккумулятор начинает быстрее разряжаться, отдает меньше заряд. При этом необходимо понимать, что плотность электролита даже в исправном аккумуляторе, находящемся в идеальном состоянии – не константа, она меняется с температурой и степенью зарядки аккумулятора. Более того, для разных регионов рекомендованная плотность электролита отличается в зависимости от типовых климатических условий.

Результаты измерения плотности ареометром можно сопоставить со следующей диаграммой для кислотных аккумуляторов.

В зависимости от того, больше или меньше плотность электролита, чем требуемая (а для батареи вредно отклонение и в ту, и в другую сторону), можно частично или полностью заменить электролит, залить дистиллированную воду или раствор необходимой концентрации, обязательно обеспечив перемешивание. Как и при использовании всех ранее описанных способов проверки состояния АКБ ключевым является сопоставление измеренных значений с рекомендациями производителя батареи и следование всем предусмотренным процедурам обслуживания.

Выводы

Каждый способ определения текущего состояния аккумуляторной батареи имеет свои преимущества и недостатки. Каким из них пользоваться – зависит от ваших задач и возможностей. Сориентироваться вам поможет эта сводная таблица.

Способ определения состояния АКБ Преимущества Недостатки
Подкл ючение нагрузки Достаточно реалистичные результаты без использования специализированного оборудования Времязатратность при многократных измерениях Измеренные параметры документируются вручную
Нагрузочная вилка, специализированные анализаторы и тестеры

Портативность устройств

Простота использования

Быстрое проведение измерений, особенно многократных

Некоторые модели способны проводить измерения без выведения АКБ из режима эксплуатации

Специализированные модели позволяют сохранять результаты и переносить их на компьютер для подготовки отчетов

Часть параметров АКБ определяется по косвенным методикам Оценочная точность измерений
Полный разряд/заряд Единственный достоверный способ оценки емкости АКБ Очень продолжительная процедура – многие часы, иногда сутки
Измерение плотности электролита ρ Непосредственное определение состояния батареи по концентрации электролита Способ применяется только для обслуживаемых батарей
 

Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.

skomplekt.com

Тестирование аккумуляторных батарей под нагрузкой

Многие компании и организации имеют в энергосистеме батареи аккумуляторов, которые обеспечивают устойчивое питание критически важных процессов в любых ситуациях. Без регулярного обследования, батарея может стать причиной больших убытков и аварий. Надежная работа аккумуляторов может быть обеспечена только при использовании правильных методик тестирования и инструментов (блоки нагрузки,  анализаторы, тестеры и др.).

Как не превратить тестирование аккумуляторных батарей в катастрофу

Обычно батарея аккумуляторов используется как источник бесперебойного питания (ИБП) в энергосистемах разной конфигурации. Так, в случае отключения центрального энергоснабжения ИБП может обеспечивать временную работу оборудования и запуск аварийного дизельного генератора. Кроме того, ИБП используются для бесперебойной работы энергосистем с возобновляемыми источниками энергии: солнечными панелями и ветряками.


Аккумуляторные батареи требуют квалифицированного обслуживания

ИБП важны для предприятий, которые не могут останавливать деятельность из-за отключения энергии. Чтобы быть уверенным в работоспособности ИБП, необходимо регулярно производить тесты под нагрузкой. Желательно, чтобы  генератор и батарея аккумуляторов работали на полную мощность хотя бы несколько часов в год. Это необходимо для проверки на способность обеспечить требуемые параметры тока продолжительное время. Также это помогает обнаружить аккумуляторы и проводники с ухудшившимися характеристиками.

К сожалению, такие испытания не всегда возможны по финансовым и технологическим причинам. Так, если на удаленном резервном объекте можно запланировать испытания, то в загруженной больнице или на производстве непрерывного цикла неудачный тест приведет к серьезным проблемам.

Тестирование под нагрузкой

Для проверки работоспособности батарей аккумуляторов проводится тестирование под нагрузкой. Очевидно, если аккумулятор не может отдавать необходимую мощность, ИБП не справится со штатной нагрузкой. Проверка под нагрузкой даст возможность своевременно заменить неисправный аккумулятор и избежать лавинообразного отказа дорогостоящих аккумуляторных ячеек и, что хуже всего, катастрофического отказа ИБП в реальной чрезвычайной ситуации.

Таким образом, в батарее аккумуляторов надо быть уверенным в исправности каждой ячейки, иначе функциональность всей системы под вопросом. Это связано с особенностями химических аккумуляторов, которые могут деградировать из-за брака и неправильной эксплуатации, например чрезмерного разряда/заряда.

Для тестирования аккумуляторных батарей применяются блоки нагрузки — устройства, которые потребляют ток аккумулятора, имитируя рабочие нагрузки на энергосистему. Современные блоки нагрузки являются универсальными приборами. Они могут проверять нагрузкой всю генерирующую систему, например солнечные панели вкупе с ИБП, а также тестировать отдельные аккумуляторы, измерять параметры тока. Теоретически, блок нагрузки способен проводить непрерывную загрузку ИБП, обеспечивая уверенность в том, что система «бесшовно» запустится и будет штатно работать в аварийной ситуации.

Совершенные блоки нагрузки, такие как PITE 3932, имеют функции зарядного устройства и активатора.


Блок нагрузки PITE 3932 с функцией зарядного устройства и активатора

Функция зарядного устройства способна поддерживать постоянное напряжение и не допускает заряда и переразряда — основной причины поломки аккумуляторов. Функция активатора обеспечивает десульфатацию пластин свинцово-кислотных аккумуляторов. Сульфатация (образование окислов на электродах) приводит к резкому снижению емкости аккумулятора. Если такой аккумулятор находится в последовательно соединенной цепи батареи, высока вероятность, что он закипит и выйдет из строя под нагрузкой. Весь ИБП при этом может потерять работоспособность, если не используется дублирование цепей. С помощью режима активатора блок нагрузки «раскачивает» ионы в кристаллической решетке электрода, восстанавливая характеристики аккумулятора. Это экономит средства на замену ячеек и снижает риск неожиданного отказа.  

Современные блоки нагрузки, например PITE 3980, используют беспроводные датчики, а также запись результатов измерений для документирования измерений и последующего анализа данных.


Блок нагрузки PITE 3980 и беспроводной модуль для измерения напряжения ячеек.
Схема тестирования батареи аккумуляторов с помощью блока нагрузки и беспроводных модулей

При эксплуатации блоков нагрузки необходимо выполнить ряд требований безопасности. Поскольку блоки потребляют большой ток, необходимо использовать силовые кабели от ИБП к блоку длиной не более 20 м. Перед испытанием необходимо проверить все используемые кабельные соединения. При работе блок нагрузки выделяет много тепла. Поэтому важно следить, чтобы охлаждающая система блока нагрузки была полностью исправна, а сам блок не должен размещаться вблизи оборудования, чувствительного к нагреву.

Быть готовым

Благодаря современному испытательному оборудованию можно поддерживать постоянную готовность аварийных энергосистем, а также работоспособность ИБП, которые работают непрерывно в режиме буфера. Более того, совершенные блоки нагрузки и другие устройства дают возможность без остановки производственной деятельности проводить учения по запуску аварийного энергоснабжения. Только комплекс мероприятий и эффективное оборудование позволяют сохранять уверенность в том, что батарея аккумуляторов, аварийные или «зеленые» энергосистемы способны выполнять свои задачи.

Если вам нужна профессиональная консультация по вопросам тестирования аккумуляторных батарей, просто отправьте нам сообщение!


Смотрите также:

 

test-energy.ru

11. Порядок проверки технического состояния аккумуляторной батареи.

Проверка аккумуляторных батарей заключается в определении уровня электролита, его плотности и напряжения на каждом элементе. Визуально устанавливают степень загрязнения аккумулятора, окисление клемм, на­личие трещин.

Уровень электролита определяют мерной стеклянной трубкой диамет­ром 3...5 мм с двумя отметками на уровне 10 и 15 мм. Трубку опускают в заливное отверстие и верхний конец ее закрывают пальцем. Столбик электролита в поднятой трубке характеризует его высоту над предохрани­тельным щитком. Нормальным следует считать уровень электролита, на­ходящийся между указанными отметками на трубке. При отсутствии стеклянной трубки можно использовать чистую эбонитовую или деревян­ную палочку. В современных аккумуляторных батареях, имеющих про­зрачный корпус, уровень электролита можно определить визуально.

Плотность электролита проверяют с помощью денсиметров. Они бывают двух видов: с непрерывной шкалой (от 1,10 до 1,30 г/см3) и с отдельными пластинами для измерения определенной плотности. Нако­нечник денсиметра опускают в наливное отверстие аккумулятора, засасы­вают электролит с помощью резиновой груши и по делениям поплавка или отдельным пластинам, помещенным в стеклянную колбу, определяют его плотность. Справочные данные о плотности электролита приводятся для температуры +15 °С, поэтому при определении плотности для другой температуры необходимо вносить поправку (0,0007 г/см3 на каждый гра­дус). Ее прибавляют, если температура превышает 15 °С, и вычитают при более низкой температуре.

Напряжение на каждом элементе измеряют с помощью нагрузочной вилки типа Э108. Для этого устанавливают нагрузочное со­противление, соответствующее емкости батареи, и острие контактной ножки и штыря с учетом полярности в течение 5 с прижимают к вывод­ным штырям. При напряжении, меньшем 1,6 В, батарею следует подзаря­дить. При зарядке аккумуляторной батареи положительный ее вывод под­соединяют к клемме «+» зарядного устройства, а отрицательный - к клемме «-». Зарядка производится током силой, равной 0,1 номинальной емкости батареи, при температуре электролита не выше 30 °С в условиях холодного и умеренного климата и не более 35 °С при жарком и теплом климате.

Батарею заряжают до тех пор, пока не начнется обильное газовыделе­ние во всех аккумуляторах («кипение») и в течение 2 ч напряжение и плотность электролита будут оставаться постоянными. Во время зарядки периодически (через каждые 2 ч) необходимо проверять напряжение, плотность и температуру электролита и следить за тем, чтобы температу­ра не превышала 45 °С (при жарком и теплом климате - до 50 °С). Если она окажется выше, зарядный ток следует уменьшить вдвое на время, не­обходимое для снижения температуры до 30...35 °С, или временно от­ключить до охлаждения до 30 °С.

Если в конце зарядки плотность электролита (с учетом температурной поправки) будет отличаться от нормы, ее корректируют, доливая дистил­лированную воду при превышении нормы и кислоту плотностью 1,4 г/см3, если плотность ниже нормы. После корректировки зарядку нужно про­длить на 30 мин до полного перемешивания электролита. Окончательно измерение уровня электролита производят через 30 мин после зарядки. Если уровень ниже нормы, в аккумулятор добавляют электролит такой же плотности, которая должна быть при полностью заряженном аккумулято­ре, при избытке излишек удаляют резиновой грушей.

Общее напряжение аккумуляторной батареи и сила тока, потребляемо­го стартером от батареи, могут быть определены при комплексном диаг­ностировании мотор-тестером.

Для нормального функционирования аккумуляторной батареи следует: не реже двух раз в месяц очищать ее поверхность от пыли и грязи; проти­рать ветошью, смоченной в 10 %-м растворе питьевой соды; очищать вы­воды и наконечники от оксидов и смазывать их техническим вазелином; проверять крепление батареи в гнезде и плотность контактов наконечни­ков проводов с выводами батареи; прочищать вентиляционные отверстия аккумуляторов;

проверять уровень электролита во всех аккумуляторах. Один раз в квартал или при участившихся случаях плохого запуска двига­теля необходимо проверять напряжение аккумуляторной батареи и изме­рять плотность электролита.

Перед постановкой автомобиля на длительное хранение аккумулятор проходит контрольно-тренировочный цикл (зарядка - разрядка - зарядка). Он заключается в полной зарядке аккумуляторной батареи с последую­щей разрядкой током силой, равной 0,5 ее емкости, до конечного напря­жения на банке аккумулятора 1,7 В, что соответствует 10,2 В на батарее. Во время разрядки ток должен быть постоянным.

Батарея считается исправной, если время разрядки будет не менее 7,5 ч для батареи с электролитом плотностью 1,28 г/см3 (приведенной к 25 °С), 6,5 ч при плотности электролита 1,26 г/см3 и 5,5 ч при плотности 1,24 г/см3.

Если время разрядки меньше указанного, проводят несколько циклов зарядки-разрядки, проверяя каждый раз время разрядки. Если при повтор­ных разрядках время не увеличивается, значит, батарея неисправна. Повы­шенную плотность электролита в аккумуляторной батарее устраняют, удаляя часть его из каждого аккумулятора с помощью спринцовки и доливая дис­тиллированную воду. Плотность электролита при этом измеряется не сра­зу, а через 15...20 мин, в течение которых он перемешивается с водой.

Загрязненный электролит (в нем появляются пузырьки газа при нера­ботающей аккумуляторной батарее) заменяют после разрядки батареи то­ком силой, равной 0,1 емкости, до напряжения 1,1...1,2 В на один аккуму­лятор, чтобы посторонние металлы, их оксиды и другие примеси, попав­шие в него, перешли из активной массы отрицательных пластин в элек­тролит. Его выливают, а в аккумуляторную батарею наливают чистую дистиллированную воду, которую заменяют два-три раза через 3 ч (для удаления серной кислоты), после чего заливают свежий электролит.

Электролит приготавливают из аккумуляторной серной кислоты и дистиллированной воды. Для надежной работы аккумуляторов требуется высокая степень чистоты электролита. Нельзя применять техническую сер­ную кислоту и недистиллированную воду, так как при этом ускоряются са­моразрядка (сульфатация), разрушение пластин и уменьшается их емкость.

При приготовлении электролита серную кислоту льют тонкой струй­кой, одновременно помешивая раствор чистой стеклянной или эбонито­вой палочкой. Нельзя лить воду в кислоту, так как при этом выделяется большое количество теплоты в верхних слоях раствора и электролит бу­дет разбрызгиваться, что может вызвать ожоги. Приготавливать электро­лит следует в кислотостойкой эбонитовой, фарфоровой или освинцован­ной посуде.

Для приготовления электролита плотностью 1,23 г/см3 необходимо на 1 л воды взять 280 г серной кислоты, плотностью 1,25 г/см3 - 310 г, плот­ностью 1,27 г/см3 - 345 г, плотностью 1,29 г/см3 - 385 г.

studfiles.net

Проверка технического состояния аккумуляторной батареи

1. Внешним осмотром определяют чистоту поверхности крышек и наличие трещин в стенках бака, крышках и мастике, а также степень окисления выводных штырей.

2. Покачиванием штырей определяют люфт их в свинцовых втулках крышек.

3. При вывернутых пробках наблюдают выделение пузырьков газов из электролита. Наличие пузырьков свидетельствует об образовании местных токов в активной массе пластин при попадании на активную массу посторонних металлов или их окислов (меди, железа, цинка и др.), проникших в электролит с грязью или при применении химически нечистой серной кислоты и не дистиллированной воды.

Батарея, имеющая саморазряд, подвергается разряду силой тока 0,1 емкости до 1,1в на аккумулятор, затем выливают электролит и наливают чистый той же плотности.

4. Проверяют уровень, плотность и загрязненность электролита высыпавшейся активной массой пластин. Плотность электролита в аккумуляторах проверяемой батареи не должна отличаться более чем на 0,01.

При измерении плотности электролита необходимо измерить его температуру и при подсчете плотности учитывать температурную поправку, равную 0,0007 на 1° С Если температура электролита была выше 15° С, то к показанию ареометра поправку прибавляют; при температуре ниже 15° С поправку вычитают.

В заряженных аккумуляторах батареи плотность электролита, приведенная к 15° С, не должна превышать величин — 1,31 (зимой) и 1,27 (летом) для районов с температурой зимой ниже —40° С; 1,29 в течение всего года для районов с температурой зимой до —40° С; 1,27 в течение всего года для районов с температурой до —30° С; 1,25 для южных районов в течение всего года.

Повышение плотности электролита выше указанных величин ускоряет коррозию решеток положительных пластин и снижает прочность активной массы (особенно положительных пластин), что сокращает срок службы и ускоряет сульфатацию пластин.

5. Замыкание пластин определяют измерением э.д.с. каждого аккумулятора при помощи вольтметра. Если замеренная э.д.с. будет меньше величины э.д.с., подсчитанной по плотности электролита (Е = d + 0,84), то в аккумуляторе имеется частичное короткое замыкание пластин выкрошившейся активной массой, которая оседает на поверхности и в порах сепараторов.

Такой аккумулятор нужно промыть дистиллированной водой. В случае полного короткого замыкания пластин показание вольтметра будет равно нулю.

6. Степень разряженности батареи определяют по плотности электролита и измерением напряжения каждого аккумулятора нагрузочной вилкой.

Уменьшение плотности электролита на 0,01 соответствует разряду аккумулятора на 6%.

Напряжение, регистрируемое вольтметром, при включенном нагрузочном сопротивлении вилки замеряют в конце пятой секунды. У полностью заряженного аккумулятора напряжение будет 1,8—1,7 в; разряженного на 25% —1,7—1,6 в; разряженного на 50% — 1,6—1,5 в.

7. Определение емкости батареи. К зажимам заряженной батареи с нормальной плотностью электролита подключают реостат с последо­вательно включенным ему амперметром и устанавливают силу тока, равную 0,1 емкости батареи. Разряд производят до тех пор, пока на зажимах одного из аккумуляторов напряжение не понизится до 1,7 в; Напряжение каждого аккумулятора измеряют вольтметром.

Ёмкость батареи (Q) определяется умножением силы разрядного тока (I) на время (t) разряда в часах Q = It.

Во время разряда батареи измеряют температуру электролита. Если температура электролита была меньше 30° С, то для определения фактической емкости нужно к полученной емкости прибавить поправку, равную 1% номинальной емкости на каждый градус уменьшения температуры.

Пример. Батарея 3СТ-70 при температуре электролита +20° С разряжалась силой тока 7а в течение 9 ч. Разрядная емкость равна Q = It; Q = 7а х 9 ч = 63 а-ч. Фактическая же емкость этой батареи, приведенная к 30° С, будет больше на 10%, т. е. на 6,3 а-ч. Таким образом, фактическая емкость батареи будет равна 63 + 6,3 = 69,3 а-ч.

Контрольно-тренировочные циклы. В случае, если емкость батареи будет меньше 80%, производят несколько циклов заряда и разряда батареи силой тока, равной 0,1 номинальной емкости, определяя при каждом разряде фактическую емкость. Этот процесс называют контрольно-тренировочным циклом, необходимым для устранения сульфатации пластин и некоторого разрыхления активной массы, что способствует увеличению емкости батареи.

Правила длительного хранения аккумуляторных батарей. Батареи с электролитом лучше всего хранить в заряженном состоянии при температуре не выше 0° С и не ниже —30° С. При минусовой температуре будет малый саморазряд аккумуляторов и незначительная коррозия решеток положительных пластин.

Перед постановкой на хранение батарею полностью заряжают и доводят плотность электролита до 1,27 (южные районы 1,25), а уровень электролита на 10—12 мм выше уровня пластин. Насухо протирают поверхность батареи, а штыри смазывают техническим вазелином.

В период хранения следует ежемесячно проверять плотность электролита; в случае понижения плотности ниже 1,23 — батарею подзаряжать нормальной силой тока, равной 0,1 емкости батареи. При положительной температуре хранения батарею необходимо ежемесячно подзаряжать нормальной силой тока.

Подготовка к эксплуатации новых аккумуляторных батарей с сухозаряженными пластинами. Заливают в аккумуляторы электролит плотностью на 0,02 меньше той, которая должна быть по окончании заряда, до уровня на 10-15 мм выше предохранительного щитка. Через 3 ч батарею подзаряжают нормальной силой тока. В конце заряда измеряют плотность электролита и в случае необходимости доливают в аккумуляторы дистиллированную воду или электролит плотностью 1,4. Следующий замер плотности электролита производят через 30—40 мин при продолжающемся заряде.

В.М. Кленников, Н.М. Ильин

Статья из книги «Устройство грузового автомобиля». Читайте также другие статьи из

Глава «Техническое обслуживание агрегатов и механизмов автомобиля»:

own.in.ua

Приборы для проверки свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы, на первый взгляд, очень просты по конструкции. Но оборотной стороной такой простоты является необходимость точно выдерживать определенные правила по эксплуатации аккумулятора. Только тогда он реализует заявленное производителем количество циклов заряд-разряд, а иногда и покажет лучший результат. Для этого потребуется дополнительное оборудование, о котором и пойдет речь в статье.

Сульфатация пластин аккумулятора 

Основная опасность, которая существует для свинцово-кислотного аккумулятора — хранение устройства в разряженном состоянии. При этом происходит процесс так называемой сульфатации — осаждения на пластинах сульфата свинца (PbSO4), являющегося диэлектриком. Минимально допустимое напряжение на клеммах аккумулятора обычно приводится в его документации. Например, для большинства свинцово-кислотных аккумуляторов с номинальным напряжением 12,6 В минимальное напряжение, после которого начинается процесс интенсивной сульфатации пластин аккумулятора, составляет 10,8 В.

Измерение напряжения и внутреннего сопротивления аккумуляторных батарей

Простейшим видом контроля аккумулятора является измерение ЭДС на его клеммах. При ЭДС меньше минимально допустимого уровня аккумулятор подзаряжают до номинального напряжения на клеммах. Но такой метод пригоден только для заведомо исправных аккумуляторов. Если пластины уже покрыты толстым слоем сульфата свинца, то у аккумулятора будет высокое внутреннее сопротивление. При этом ЭДС на клеммах может быть на номинальном уровне, но аккумулятор будет быстро разряжаться или вообще не сможет обеспечить требуемый ток в нагрузке. Вольтметр этого обнаружить не сможет. Тем не менее, при своевременном обнаружении сульфатации на пластинах, аккумулятор еще можно спасти, о чем пойдет речь чуть ниже.

Для контроля аккумулятора с возможностью оперативного обнаружения неисправности требуется специальный прибор. Помимо напряжения на клеммах, он должен измерять внутреннее сопротивление (или проводимость) аккумулятора. Сравнив измеренные значения с приведенными в документации на аккумулятор, можно сделать вывод о пригодности батареи для дальнейшей эксплуатации. Примером такого прибора является PITE 3915. Его важным преимуществами являются наличие большого цветного ЖК-дисплея и удобной клавиатуры.


Тестер аккумуляторных батарей PITE 3915

Зачастую для ускорения работы требуются не только сами данные, но и оценка, выходят ли они за допустимые пределы. В этом случае удачным выбором будут измерительные приборы Fluke серии BT500. 


Тестеры аккумуляторных батарей Fluke BT500

Пользователь может установить пороговые значения для 10 параметров, при прохождении каждого из которых прибор выдает предупреждение. Другой особенностью серии приборов Fluke BT500 является функция измерения пульсаций зарядного устройства. Возможно измерение циклов заряда-разряда сразу для нескольких аккумуляторов. При этом для каждого аккумулятора в памяти прибора заводится свой профиль, в котором накапливаются данные последовательно сделанных измерений. Помимо базовой модели Fluke BT510, в серию входят Fluke BT520 для измерения параметров аккумуляторов, установленных в шкафах и других труднодоступных местах, а также Fluke BT-521 с расширенными функциями. В комплект поставки Fluke BT520 и BT521 входят интерактивный зонд (BTL20 и BTL21 соответственно), а также сумка для переноски. Особенностью Fluke BT521 являются функции измерения температуры, а также беспроводной связи с мобильным устройством.

Зависимость силы тока, протекающего через аккумулятор, от разности потенциалов на его выводах, является нелинейной величиной. Поэтому внутреннее сопротивление аккумулятора, измеренное по постоянному току, носит скорее оценочный характер, так как зависит от многих факторов. Для многих практических применений такой точности достаточно — принимается решение исправен/неисправен аккумулятор. Но, если вы хотите понять, стоит ли возиться с восстановлением аккумулятора, требуется более точно измерить внутреннее сопротивление. Повысить точность измерения внутреннего сопротивления батареи можно, если производить это на переменном токе. Именно такой способ реализован в приборе PITE BT-301. Другой важной особенностью прибора является наличие в нем дополнительной функции проверки никель-кадмиевых аккумуляторов.


Анализатор состояния аккумуляторных батарей BT-301 c щупом и зажимом

Приборы для измерения ёмкости аккумулятора

Перечисленные выше приборы требуют для принятия решения определенным образом трактовать их показания. Для этого, во-первых, нужен персонал высокой квалификации, а, во-вторых, документация на аккумулятор, чтобы было с чем сравнить измеренные параметры. Но существуют и простые в использовании тестеры аккумуляторов, измеряющих напряжение и емкость аккумулятора. При этом достаточно приложить тестер к клеммам аккумулятора на несколько секунд. Далее емкость и напряжение сравниваются с указанными на корпусе аккумулятора.

Недостатком такого способа проверки аккумуляторов является то, что для него используется способ измерения емкости, характеризующийся невысокой точностью и работающий в ограниченных границах диапазона емкостей. Тем не менее, для практического применения возможностей такого тестера вполне достаточно.

Примером компактных и простых в использовании измерителей емкости аккумуляторов является серия приборов «Кулон» отечественного производства. Время измерения составляет 4 с. В процессе измерения на аккумулятор подается сигнал особой формы. По отклику определяется активная площадь пластин, на основании чего вычисляется емкость.

Следует отметить, что для критически важных применений измерение емкости аккумулятора следует проводить с помощью специально предназначенной для этого нагрузки, например PITE-3980. Данный прибор способен передавать данные о разряде аккумулятора беспроводным способом.


Блок нагрузки для аккумуляторных батарей PITE-3980

«Умные» решения для проверки аккумуляторных батарей

В том случае, если аккумуляторы задействованы в критически важных системах, лучше всего постоянно осуществлять их мониторинг. Для этого на помощь приходят современные технологии:

Модуль сбора информации (МСИ) PITE-3926С

PITE-3926С представляет собой беспроводной модуль передачи информации о состоянии аккумулятора. Благодаря ему можно удаленно контролировать параметры аккумуляторов.

Система мониторинга аккумуляторов PITE-3921

Система PITE-3921 собирает информацию с датчиков, установленных на аккумуляторах, количеством до 14 (зависит от модификации). Информация обрабатывается контроллером и может быть выведена непосредственно на мобильное устройство через Wi-Fi. А также данные могут быть переданы через Интернет на компьютеры лиц, ответственных за состояние аккумуляторов.

Система мониторинга аккумуляторных батарей PITE-3923

PITE-3923 отличается от предыдущей системы простотой управления, малыми размерами датчиков и количеством датчиков в комплекте до 108 (зависит от модификации). Передача информации на мобильные устройства осуществляется только через Интернет.

Восстановление аккумуляторных батарей

В том случае, если процесс сульфатизации только начался, то аккумулятор можно восстановить, проведя несколько циклов заряда-разряда. Подробное описание методики выходит за рамки данной статьи, его можно найти в специализированной литературе и на специализированных сайтах. Впрочем, можно и не погружаться глубоко в данную тему, а просто воспользоваться прибором PITE 3932, специально предназначенным для восстановления аккумуляторов. 


Блок нагрузки с функцией зарядного устройства и активатора PITE 3932

Этот прибор содержит в одном корпусе следующие три устройства:

  • нагрузка для разряда аккумулятора,
  • зарядное устройство,
  • активатор.

Нагрузка позволяет в процессе восстановления разряжать аккумулятор в оптимальном режиме. Активатор представляет собой специализированное зарядное устройство, производящее зарядку аккумулятора в особом режиме (дольше, чем обычно), при котором слой PbSO4 частично сходит с пластин. Наконец, обычное зарядное устройство предназначено для зарядки уже восстановленного аккумулятора. Кроме перечисленных функций, PITE 3932 способен измерять параметры аккумулятора при заданной нагрузке.

Берясь за восстановление сульфатированного аккумулятора, следует иметь в виду, что возможность восстановления такого аккумулятора, как правило, не гарантируется производителем. Поэтому вся ответственность за возможные последствия использования восстановленного аккумулятора лежит на лицах, занимавшихся его восстановлением, а также  занимающихся вопросами его эксплуатации. Тем не менее, если речь не идет о критически важных применениях, после восстановления аккумулятор еще может немало прослужить при условии регулярного контроля его состояния.

Если вам нужна профессиональная консультация по тестированию свинцово-кислотных аккумуляторов, просто отправьте нам сообщение!


Смотрите также:

 

test-energy.ru

Leave a Comment