Отчет о проведении диагностики и обслуживания АКБ Exide Tudor VB2420 250Ah (5h)

На проведение диагностики и обслуживания поступили 2 аккумуляторные батареи (АКБ) Exide Tudor VB2420 номинальным напряжением 24 В и емкостью 250 Ач (в режиме 5-часового разряда). Батареи собраны из 12 элементов напряжением 2 В каждый (рис. 1). Причиной обращения послужило то, что АКБ, со слов владельца, «не заряжались» штатным зарядным устройством.

Для удобства обозначим их как АКБ №1 и АКБ №2. При внешнем осмотре АКБ было обнаружено, что крышки некоторых элементов выдавлены замершим электролитом. Позже выяснилось, что разряженные батареи хранились в холодном (без отопления) складе.

Рис. 1. Аккумуляторные батареи Exide Tudor VB2420

В течение 3х суток АКБ отогревались в помещении при температуре 20-25°С, после чего были проведены контрольные измерения внутреннего сопротивления и напряжения каждой АКБ с помощью анализатора батарей АЕА-30V. Внутреннее сопротивление АКБ №1 составило 25,84 мОм при напряжении 23,90 В. Сопротивление АКБ №2 составило 16,44 мОм при напряжении 23,84 В. (рис. 2). Нормальное сопротивление исправных АКБ без учета износа должно составлять примерно 10 - 11 мОм с учетом сопротивления соединительных перемычек.

Для проверки согласованности отдельных элементов, составляющих АКБ, проводились измерения их напряжения и внутреннего сопротивления, а так же оценивалась степень разброса значений этих параметров. Так АКБ №1 показала высокую степень разброса значений внутреннего сопротивления. Среднеквадратическое отклонение (СКО) этого параметра для 12 элементов составило 0,18 мОм (рис. 3). АКБ №2 показала достаточно низкую степень разброса значений внутреннего сопротивления. СКО составило 0,04 мОм.

 

Рис. 2. Параметры АКБ №1 и 2 до проведения КТЦ

 

 

Рис. 3. Параметры отдельных элементов АКБ №1 до проведения КТЦ

 

         При повторном осмотре выяснилось, что уровень электролита в АКБ ниже нормы, из-за чего не удалось измерить его плотность. В связи с этим было проведено выравнивание уровня электролита до нормы путем доливки дистиллированной воды.

Для проведения контрольно-тренировочных циклов (КТЦ – разряд/ заряд на специализированном оборудовании Активатор ЭХИП AEAC-12V) батареи были разделены на полубатареи по 6 элементов. Разряд проводился согласно требованиям ГОСТ 53165 - 2008 п. 9.2 «Контроль резервной емкости».

В результате разряда (КТЦ №1) полубатарей (по 6 элементов) были получены значения резервной емкости RС АКБ, которые лежат в диапазоне от 19 до 57 минут (от 8 до 24 Ач) (табл. 1).

Таблица 1

 

После этого полубатареи подверглись заряду ступенчатым реверсивным током со стабилизацией по напряжению на последней ступени. При этом каждой из полубатарей была дана зарядная емкость Qch от 420 до 635 Ач (табл. 2).

Таблица 2

 

         После проведения КТЦ №1 внутреннее сопротивление каждой батарей снизилось и для АКБ №1 составило 14,73 мОм, а для АКБ №2 - 12,34 мОм (суммарное для батареи из 12 элементов) (табл. 2).

Значения плотности электролита в элементах АКБ, полученные после КТЦ №1, приведены в табл. 3.

Таблица 3

№ элемента	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
АКБ №1 p, г/см3	1,19	1,19	1,2	1,19	1,2	1,19	1,2	1,18	1,2	1,2	1,2	1,19
АКБ №2 p, г/см3	1,22	1,22	1,21	1,21	1,23	1,21	1,21	1,22	1,22	1,22	1,22	1,22

 

При контрольном разряде КТЦ №2 были получены значения резервной емкости RС, которая для АКБ №1 лежит в диапазоне от 426 до 438 мин., а для АКБ №2 – от 383 до 404 мин (табл. 4).

Таблица 4

 

После разряда полубатареи вновь заряжались ступенчатым реверсивным током. При этом каждая из них получила заряд емкостью Qch 420 Ач (табл. 5).

В результате КТЦ №2 внутреннее сопротивление АКБ несколько снизилось и приняло значения 14,34 мОм для АКБ №1 и 11,73 мОм (суммарное для батареи из 12 элементов) для АКБ №2 (табл. 5, рис. 4).

Таблица 5

 

Рис. 4. Параметры АКБ №1 и 2 после проведения двух КТЦ

 

Проверка на согласованность отдельных элементов АКБ показала, что степень разброса значений их внутреннего сопротивления для АКБ №1 значительно снизилась (СКО составило 0,02 мОм) (рис. 5). Степень разброса внутреннего сопротивления отдельных элементов АКБ №2 практически не изменилась (СКО составило 0,03 мОм).

Рис. 5. Параметры отдельных элементов АКБ №1 после проведения КТЦ

 

Значения плотности электролита в элементах АКБ, полученные после КТЦ №2, приведены в табл. 6.

Таблица 6

№ элемента	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
АКБ №1 p, г/см3	1,25	1,25	1,23	1,23	1,24	1,24	1,24	1,23	1,23	1,24	1,23	1,23
АКБ №2 p, г/см3	1,25	1,25	1,23	1,23	1,24	1,24	1,24	1,23	1,23	1,24	1,23	1,23

Сравнительные гистограммы плотности электролита АКБ №1 и №2 после каждого КТЦ приведены на рис. 6 и 7.

Рис. 6. Плотность электролита элементов АКБ №1 после каждого КТЦ

 

 

Рис. 7. Плотность электролита элементов АКБ №2 после каждого КТЦ

 

 

Врезультате обслуживания АКБ была проведена чистка верхней крышки, борнов и соединительных проводников. Проведено 2 КТЦ, по результатам которого внутреннее сопротивление АКБ №1 снизилось на 45%, АКБ №2 - на 20%. Резервная емкость АКБ №1 возросла в 15 раз, АКБ №2 - в 10 раз (в сравнение со значением, полученным до КТЦ). Значительно возросла согласованность отдельных элементов, составляющих АКБ №1, по внутреннему сопротивлению (СКО до КТЦ 0,18 мОм; СКО после КТЦ 0,02 мОм).

После обслуживания АКБ исправны и могут быть переданы в эксплуатацию.

Результаты проведения двух КТЦ приведены на сравнительных гистограммах рис. 8 и 9 (КТЦ №3 на рис. 9 соответствует дополнительному зарядному циклу после теста штатного зарядного устройства Nuova Elettra RPE 24/40).

Рис. 8. Параметры АКБ №1 после каждого КТЦ

 

 

Рис. 9. Параметры АКБ №2 после каждого КТЦ

 

 

Тест штатного зарядного устройства NUOVA ELETTRA RPE 24/40

 Вместе с батареями было получено зарядное устройство (ЗУ) Nuova Elettra (CVitalia) RPE 24/40 (рис. 10) для проверки его характеристик. Необходимо было убедиться, что зарядное устройство исправно и может поддерживать АКБ в рабочем состоянии.

Рис. 10. Лицевая панель ЗУ Nuova Elettra RPE 24/40

 

Судя по наклейке на корпусе устройства, оно предназначено для АКБ напряжением 24 В емкостью 195-250 Ач (5-часового режима разряда). Заявленный ток заряда 40 А (Рис. 11).

Рис. 11. Наклейка с характеристиками ЗУ Nuova Elettra RPE 24/40

 

В документации на это ЗУ на сайте производителя заявлено, что оно имеет «импульсный режим выравнивания» и ограничение по времени заряда 13 часов.

Конструктивно данное ЗУ состоит из массивного понижающего трансформатора (1), платы управления (2) и выпрямительного моста (3) (рис. 12).

Рис. 12. Внутреннее устройство Nuova Elettra RPE 24/40

 

Для проверки работоспособности ЗУ была использована АКБ №2.

Измерительная схема параметров ЗУ представлена на рис. 13.

Рис. 13. Схема измерения параметров ЗУ

 

Для измерения тока заряда цепь был включен шунт. Падение напряжения на шунте и напряжение на выводах АКБ измерялось при помощи вольтметров Hewlett Packard 3457, подключенных через интерфейс GPIB к компьютеру. Значения тока и напряжения считывались и записывались специальной программой с интервалом 1с.

Предварительно разряженную батарею подключили к штатному ЗУ и включили его в сеть. Процесс заряда продлился 11 часов 20 минут. За это время батарее был дан заряд емкостью 224 Ач. На рис. 14 приведены графики зарядного тока и напряжения на выводах ЗУ Nuova Elettra RPE 24/40.

Рис. 14. Графики тока заряда и напряжения на выводах ЗУ Nuova Elettra RPE 24/40

 

На  приведенных графиках видно, что ток заряда не стабилен, и его скачки могут достигать 9 А. Этот недостаток обусловлен максимальной простотой конструкции штатного ЗУ. Средний ток заряда на начальной стадии (первые 6 часов) составил ~27 А, после чего плавно снизился до ~20 А. Вероятно, это вызвано возрастанием внутреннего сопротивления АКБ в процессе заряда.

В конце 7 часа зарядки напряжение на выводах ЗУ достигло ~30 В и ток резко упал почти до нулевого значения. Через 30-40 минут напряжение упало до ~26 В, и ток заряда снова возрос до ~23 А. Резкое падение и возрастание тока повторялось несколько раз, вплоть до отключения ЗУ. Очевидно, так реализован заявленный производителем «импульсный режим выравнивания».

По окончанию заряда была измерена резервная емкость АКБ. Ее значение составило 184 Ач, что соответствует 95% от резервной емкости измеренной после 2го КТЦ (~195 Ач), выполненного на Активаторе АЕАС-12V.

Несмотря на то, что средний ток заряда (~ 27 А) штатного ЗУ Nuova Elettra RPE 24/40 оказался значительно меньше заявленного производителем (40 А), за 11,5 часов тестовая АКБ (АКБ №2) получила достаточный для нее заряд емкостью 224 Ач. По достижению напряжения на выводах ЗУ ~30 В оно перешло в «импульсный режим выравнивания», который, очевидно, применен для исключения перезаряда АКБ.

ЗУ NuovaElettraRPE 24/40 исправно и может быть передано в эксплуатацию.

Данный результат получен на АКБ прошедшей обслуживание, в результате которого ее внутреннее сопротивление (11,73 мОм) приблизилось к нормальному для таких АКБ (10 – 11 мОм). В таком состоянии АКБ способна заряжаться током ~27 А до достижения порогового напряжения ~30 В на ее выводах достаточно долго, чтобы набрать необходимую ей емкость. Однако в процессе эксплуатации АКБ неизбежно деградирует, и ее внутреннее сопротивление возрастает. Обычно это связано с сульфатацией ее электродов. В результате та же самая АКБ достигает порогового напряжения ~30 В гораздо раньше и не успевает набрать необходимую емкость. Штатное ЗУ, при этом, переходит в «импульсный режим выравнивания», который служит лишь для поддержания АКБ в текущем «заряженном» состоянии.

Также, недостатком данного ЗУ является то, что ток заряда не стабилизирован (на графике видны пульсации амплитудой от 3 до 9 А). Это обусловлено максимальной простотой конструкции проверяемого ЗУ.

 

Выводы:

По результатам проведенных работ можно сделать следующие выводы общего характера:

• АКБ «не заряжались» потому, что:
• штатное ЗУ предназначено для АКБ с определенным внутренним сопротивлением. При отклонении этого параметра от нормы режим заряда нарушается.
• принцип работы штатного ЗУ не позволяет осуществлять десульфатацию и выравнивание характеристик отдельных аккумуляторов батареи. Такие процедуры обычно проводятся с отдельными элементами или батареями по 3-6 элементов.
• Штатное ЗУ позволяет заряжать АКБ такого типа после обслуживания (десульфатации, выравнивания).
• Необходимо каждые 6 месяцев проводить обслуживание АКБ (десульфатацию, выравнивание) на специализированном оборудовании, что существенно повышает срок ее службы и эффективность эксплуатации и, как следствие, приводит к серьезной экономии средств.