rus | eng | gr
tel.: +30 697 460 6383

ΔΙΑΓΝΩΣΗ ΚΑΙ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ ExideTudor VB2420 250Ah (5h)

Κατά την εκτέλεση διάγνωσης και συντήρησης λάβαμε 2 μπαταρίες ExideTudor VB2420 με ονομαστική τάση 24 V. και χωρητικότητα 250 Ah (αποφόρτιση σε 5 ώρες). Οι μπαταρίες συναρμολογούνται από 12 γαλβανικά στοιχεία συνδεδεμένα στη σειρά, όπου το κάθε ένα από αυτά έχει ηλεκτρεγερτική δύναμη (Τάση χωρίς φορτίο) όταν είναι τελείως φορτισμένο 2 V.  (Σχήμα. 1).  Για λόγους ευκολίας, θα τις συμβολίζουμε ως Μπαταρία №1 και Μπαταρία №2.

 

(Σχήμα. 1) Μπαταρίες ExideTudor VB2420

Πριν από την έναρξη ελέγχου έγιναν οι μετρήσεις της αντίστασης της μπαταρίας №1 στην κατάσταση στην οποία παραχωρήθηκε. Αρχικά η τιμή της αντίστασης ήταν 85,96 mΩ.

Μετά τον καθαρισμό των επαφών της μπαταρίας η τιμή της αντίστασης έχει μειωθεί κάτω από 26 mΩ. Αυτό εξηγείτε ότι είναι αδύνατο να φορτιστεί η μπαταρία με το τυπικό φορτιστή. Έτσι, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι είναι παράλογο να φορτίσετε τις μπαταρίες χωρίς συντήρηση των επαφών και βραχυκυκλωτήρων. Η κανονική αντίσταση των μπαταριών προ των αποσβέσεων θα πρέπει να είναι περίπου 10-11 mΩ με την αντίσταση των βραχυκυκλωτήρων.

 

Έχουν γίνει δοκιμαστικές μετρήσεις της εσωτερικής αντίστασης και τάσης κάθε μπαταρίας με τον αναλυτή της μπαταρίας ΑΕΑ-30V.  Η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας №1 ήταν 25,84  υπό τάση 23,90 V.  Και η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας №2 ήταν 16,44  υπό τάση 23,84 V.

Επίσης, για τον έλεγχο της συνεκτικότητας των μεμονωμένων στοιχείων, των συστατικών της μπαταρίας, έχουν γίνει οι μετρήσεις της τάσης και  της εσωτερικής αντίστασης, και έχει γίνει αξιολόγηση του βαθμού της μεταβολής των παραμέτρων αυτών. Έτσι η μπαταρία № 1 έδειξε υψηλού βαθμού τιμές μεταβολής της εσωτερικής αντίστασης. Μέσο τετραγωνικό σφάλμα  της παραμέτρου για 12 στοιχεία της μπαταρίας ήταν 0,18  (Σχήμα. 3). Η μπαταρία №2 έδειξε σχετικά χαμηλό βαθμό διασκορπισμού τιμών της εσωτερικής αντίστασης. Το μέσοτετραγωνικόσφάλμα ήταν 0,04 mΩ.

 

(Σχήμα. 2) Παράμετροι μπαταριών προ του κύκλου ελέγχου

(Σχήμα. 3) Παράμετροι των μεμονωμένων στοιχείων της μπαταρίας προ του κύκλου ελέγχου

Κατά την επαναλαμβανόμενη εξέταση αποκαλύπτεται ότι το επίπεδο του ηλεκτρολύτη της μπαταρίας είναι κάτω από το φυσιολογικό, και γι 'αυτό δεν ήταν δυνατό να μετρηθεί η πυκνότητα του. Για αυτό το λόγο, έγινε ισοπέδωση ηλεκτρολύτη σε κανονικό επίπεδο, με συμπλήρωση του αποσταγμένου νερού.

Για την εκτέλεση των κύκλων ελέγχου (αποφόρτισης / φόρτισης σε ειδικό εξοπλισμό — ενεργοποιητή ηλεκτροχημικών πηγών ενέργειας AEAС-12V) οι μπαταρίες χωρίστηκαν σε 6 στοιχεία. Η αποφόρτιση πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις απαιτήσεις του πρότυπου IEC 53165 — 2008 π. 9.2  «Έλεγχος της εφεδρικής χωρητικότητας»

Ως αποτέλεσμα της αποφόρτισης (Κύκλος Ελέγχου της μπαταριάς  №1) των 6 στοιχείων, ελήφθησαν οι τιμές της εφεδρικής χωρητικότητας της μπαταρίας, οι οποίοι βρίσκονται στην κλίμακα από 19 έως 57 λεπτά (από 8 έως 24 Ah) (Πίνακας. 1).

Πίνακας  1.

Στη συνέχεια, οι 6-κυττάρων μπαταρίες έχουν φορτιστεί με την μέθοδο του αντίστροφου ρεύματος με σταθεροποίηση της τάσης κατά το τελευταία φάση. Έτσι, μπαταρίες λαμβάνονται χωρητικότητα (QCH) από 420 έως 635 Ah (Πίνακας 2).

Πίνακας  2.

 

 

Μετά την διεξαγωγή του κύκλου ελέγχου №1 η εσωτερική αντίσταση της κάθε μπαταρίας είχε μειωθεί  (Πίνακας. 2).

Μπαταρία 1: Εσωτερική αντίσταση — 14,73 mΩ

Μπαταρία 2: Εσωτερική αντίσταση — 12,34 mΩ

Οι τιμές της πυκνότητας του ηλεκτρολύτη στα κύτταρα των μπαταριών που λήφθηκαν μετά την διεξαγωγή του κύκλου ελέγχου №1, παρουσιάζονται στον πίνακα 3.

Πίνακας  3.

 

Κατά του Κύκλου Ελέγχου №2 (αποφόρτισης) ελήφθησαν οι τιμές της εφεδρικής χωρητικότητας RС της μπαταρίας №1, οι οποίοι βρίσκονται στην κλίμακα από 426 έως 438 λεπτά και για την μπαταρία №2 από 383 έως 404 Ah) (Πίνακας 4).

Πίνακας 4

 

Στη συνέχεια, οι 6-κυττάρων μπαταρίες έχουν φορτιστεί με την μέθοδο του αντίστροφου ρεύματος. Έτσι, καθεμία από αυτές έλαβε φόρτιση Qch420 πίνακα 5.

Μετά την διεξαγωγή του κύκλου ελέγχου №2 η εσωτερική αντίσταση της κάθε μπαταρίας είχε μειωθεί  (Πίνακας 5, Σχήμα. 4 ).

Μπαταρία 1: Εσωτερική αντίσταση — 14,34 mΩ

Μπαταρία 2: Εσωτερική αντίσταση — 11,73 mΩ

 

Πίνακας 5

 

(Σχήμα. 4) Παράμετροι των μπαταριών №1 και 2 μετά την διεξαγωγής και των δύο κύκλων ελέγχου.

Έλεγχος για την συνεκτικότητα  των μεμονωμένων κυττάρων μπαταριών έδειξε, ότι ο βαθμός διασκορπισμού τιμών της εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας №1 έχει μειωθεί σημαντικά (το μέσοτετραγωνικό σφάλμα ήταν 0,02 mΩ.). Ο βαθμός διασκορπισμού τιμών της εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας №2 παρέμεινε σχεδόν αμετάβλητη (το μέσοτετραγωνικό σφάλμα ήταν 0,03 mΩ.).

 

(Σχήμα. 5) Παράμετροι των μεμονωμένων στοιχείων της μπαταρίας μετά του κύκλου ελέγχου

Οι τιμές της πυκνότητας του ηλεκτρολύτη στα κύτταρα της μπαταρίας που λήφθηκαν μετά την διεξαγωγή του κύκλου ελέγχου №2, παρουσιάζονται στον πίνακα 6

 

Πίνακας  6.

 

Τα συγκριτικά ιστογράμματα πυκνότητας ηλεκτρολύτη των μπαταριών №1 και №2 μετά από κάθε κύκλου ελέγχου παρουσιάζονται στις εικόνες 6 και 7.

(Σχήμα. 6) Η πυκνότητα του ηλεκτρολύτη των μεμονωμένων κυττάρων της μπαταρίας №1  μετά από κάθε κύκλου ελέγχου.

 

(Σχήμα. 7) Η πυκνότητα του ηλεκτρολύτη των μεμονωμένων κυττάρων της μπαταρίας №2  μετά από κάθε κύκλου ελέγχου.

Συμπέρασμα: Έχει γίνει συντήρηση μπαταριών: καθαρισμός του επάνω καλύμματος, των επαφών και βραχυκυκλωτήρων. Έχουν γίνει 2 κύκλοι ελέγχου (αποφόρτισης / φόρτισης ). Ως αποτέλεσμα της αποφόρτισης (Κύκλος Ελέγχου ) η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας  №1 μειώθηκε κατά 45%, και της μπαταρίας  №2 μειώθηκε κατά 20%. Η εφεδρική χωρητικότητα της μπαταρίας έχει αυξηθεί κατά 15 φορές για την μπαταρία  №1 και κατά 10 φορές για την μπαταρία  №2 (Σε σύγκριση με την τιμή που λήφθηκε προ κύκλου ελέγχου). Αυξήθηκε σημαντικά η συνεκτικότητα των μεμονωμένων κυττάρων της μπαταρίας №1 κατά της εσωτερικής αντίστασης (τυπική απόκλιση προ κύκλου ελέγχου ήταν 0,18 , και μετά του κύκλου ελέγχου έγινε 0.02 ).

Τα αποτελέσματα των δύο κύκλων ελέγχου (αποφόρτισης / φόρτισης) παρουσιάζοντα στα συγκριτικά ιστογράμματα στις εικόνες 8 και 9 (Ο κύκλος ελέγχου (αποφόρτισης / φόρτισης)  №3 στην εικόνα 9 αντιστοιχεί σε επιπλέον κύκλο φόρτισης μετά το έλεγχο με το τυπικό φορτιστή NuovaElettraRPE 24/40).

(Σχήμα. 8) Παράμετροι της μπαταρίας №1 μετά από κάθε κύκλου ελέγχου

(Σχήμα. 9) Παράμετροι της μπαταρίας №2 μετά από κάθε κύκλου ελέγχου

 

 

 

 

ΔΙΑΓΝΩΣΗ ΤΟΥ ΤΥΠΙΚΟΥ ΦΟΡΤΙΣΤΗ NUOVA ELETTRA RPE 24/40

Μαζί με τις μπαταριές λάβαμε και φορτιστή Nuova Elettra (CVitalia)RPE 24/40 Σχήμα. 10) για την επαλήθευση της απόδοσης του.

(Σχήμα. 10) Ο μπροστινός πίνακας του φορτιστή NuovaElettraRPE 24/40

Σύμφωνα με την ετικέτα που είναι επικολλημένη στη συσκευή, αυτή προορίζεται για μπαταρίες 24 V. με χωρητικότητα 195-250 Ah (αποφόρτιση σε 5 ώρες). Δηλωμένη ρεύμα φόρτισης είναι 40 Α (Σχήμα. 11).

(Σχήμα. 11) Η ετικέτα με τα χαρακτηριστικά του φορτιστή NuovaElettraRPE 24/40

Στην τεκμηρίωση αυτής της συσκευής στην ιστοσελίδα του κατασκευαστή δηλώνετε ότι η φόρτιση με παλμούς "παλμική ευθυγράμμιση" καθώς και περιορισμός χρόνου φόρτωσής είναι μέχρι 13 ώρες.

 

 

 

Ο φορτιστής αποτελείται από ένα μετασχηματιστή step down (1), πίνακα ελέγχου (2) και την  γέφυρα ανόρθωσης (ανορθωτής) (3) (Σχήμα 12).

(Σχήμα 12)  Εσωτερική δομή της συσκευής NuovaElettraRPE 24/40

 Για τον έλεγχο των χαρακτηριστικών απόδοσης του φορτιστή χρησιμοποιήθηκε η μπαταρία №2 .

Το σχηματικό διάγραμμα του φορτιστή παρουσιάζετε στο σχήμα 13.

 

 

(Σχήμα. 13)  Σχηματικό διάγραμμα του φορτιστή

 Αρχικά, την αποφορτισμένη μπαταρία συνδέσαμε με το τυπικό φορτιστή. Η διαδικασία φόρτισης διήρκεσε 11 ώρες και 20 λεπτά. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου η μπαταρία έχει φορτωθεί και η χωρητικότητα της είναι 224 Ah. Στο Σχήμα. 14 παρουσιάζονται γραφικές παραστάσεις του ρεύματος φόρτισης και της τάσης στους ακροδέκτες της συσκευής NuovaElettraRPE 24/40.

 

(Σχήμα. 14) Γραφικές παραστάσεις του ρεύματος φόρτισης και της τάσης στους ακροδέκτες της συσκευής NuovaElettraRPE 24/40.

 

Στα παραπάνω γράφηματα δείχνει ότι το ρεύμα φόρτισης δεν είναι σταθερό, και μπορεί να φτάσει στα 9 Α. Η έλλειψη αυτή οφείλεται στην μέγιστη απλότητα του σχεδίου φορτιστή. Το μέσο ρεύμα φόρτισης στο αρχικό στάδιο (πρώτες 6 ώρες) ήταν ~ 27 Α, και στη συνέχεια σταδιακά μειώθηκε σε περίπου 20 Α.  Αυτό οφείλεται πιθανώς στην αύξηση της εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας κατά τη φόρτιση.

Στο τέλος της 7ης ώρας φόρτισης, η τάση φόρτισης στους ακροδέκτες του φορτιστή έχει φτάσει σε ~ 30 V. και το ρεύμα φόρτισης κατρακύλησε σχεδόν στο μηδέν… Μετά από 30-40 λεπτά, η τάση έχει μειωθεί σε περίπου 26 V. και το ρεύμα φόρτισης αυξήθηκε εκ νέου στα ~ 23 Α. Η απότομη πτώση και αύξηση του ρεύματος φόρτισης επαναλήφθηκε αρκετές φορές, μέχρι και τον τερματισμό λειτουργίας. Προφανώς, όπως δηλώνεται από τον κατασκευαστή, έτσι υλοποιείτε  "παλμική ευθυγράμμιση".

Στο τέλος της φόρτωσης μετρήθηκε αποθεματικό χωρητικότητα της μπαταρίας. Η αξία του ήταν 184 Ah, το οποίο αντιστοιχεί στο 95% της χωρητικότητας αποθεματικού που μετρήθηκε μετά τον δεύτερο Κύκλο ελέγχου (~ 195 Ah), που πραγματοποιηθείτε με τον ενεργοποιητή ΑΕΑΣ-12V.

 

Συμπέρασμα: παρά το γεγονός ότι το μέσο ρεύμα φόρτισης (~ 27 Α) του φορτιστή NuovaElettraRPE 24/40 ήταν σημαντικά μικρότερο από το δηλούμενο από τον κατασκευαστή (40 Α) σε 11,5 ώρες η ελεγχόμενη μπαταρία №2 έχει φορτωθεί αρκετά — 224 Ah. Όταν η τάση στους ακροδέκτες του φορτωτή θα φτάσει στο  ~ 30 V. ο φορτιστής θα πέρασε σε λειτουργία "παλμικής ευθυγράμμισης", η οποία προφανώς χρησιμοποιείται για να αποφευχθεί η υπερφόρτιση της μπαταρίας.

Το μειονέκτημα της συσκευής φόρτωσης είναι ότι το ρεύμα φόρτισης δεν έχει σταθεροποιηθεί (από την γραφική παράσταση φαίνεται ότι το εύρος τους παλμούς κυμαίνεται από 3 έως 9 Α). Αυτό οφείλεται στη μέγιστη απλότητα του σχεδίου της συσκευής φόρτωσης.

Η συσκευή φόρτωσης NuovaElettraRPE 24/40 λειτουργεί σωστά.

Catalog:

ABLogger is the device intended for condition monitoring of battery charging devices and electrical systems equipped with a battery (vehicle electrical on-board systems, alternative power sources).

Φορτιστής των ηλεκτροχημικών πηγών ενέργειας (μπαταρίες).

Μετρητής ηλεκτροχημικών πηγών ενέργειας (μπαταρίες)
Πολυλειτουργικοί ψηφιακοί μετατροπείς μέτρησης
Measuring transducers with unified current output. (13)
AEDC are meant for measuring DC current and DC voltage. Analogue current input and RS-485 interface. (3)
Οι συσκευές απεικόνισης AED και AEGD προορίζονται για σύνδεση με τον μετατροπέα AET για την εμφάνιση αποτελεσμάτων μέτρησης (2)