Проверка состояния аккумуляторной батареи железнодорожного вагона

Пассажирский вагон и аккумуляторная батарея ВНЖ300

Пассажирский вагон и аккумуляторная батарея ВНЖ300

Пассажирский вагон укомплектован батареей из 40 элементов ВНЖ300 (аналог KL300P). Батарея проверялась анализатором AEA30V дважды:

  • 19 сентября 2012 — при снятии с вагона (батарея находилась в режиме подзаряда). Данные в Таблице 1.
  • 26 сентября 2012 — перед установкой обратно в вагон, после тренировки. Данные в Таблице 2.

Результаты измерений заносились в память анализатора, что дало возможность создать файл с информацией о 40 элементах — как до тренировки, так и после неё. Тренировка осуществлялась на стандартном оборудовании пассажирского депо.

Батарея ВНЖ300 и процесс осуществления измерений анализатором AEA30V

Батарея ВНЖ300 и процесс осуществления измерений анализатором AEA30V

Таблица 1: измерения до тренировки (19.09.2012)

КЗ / критический дефект  Другой производитель  Подозрительный элемент

Таблица 1 — результаты измерений АКБ до цикла тренировки

№ U, В R, мОм X, мОм Примечание
1 1,395 1,488 3,77  
2 1,386 1,498 3,172  
3 1,386 1,518 2,908  
4 1,386 1,514 2,568  
5 1,333 1,538 3,092 ⚠ КЗ после тренировки
6 1,386 1,488 3,082  
7 1,386 1,558 3,037  
8 1,386 1,618 2,589  
9 1,386 1,607 2,81  
10 1,368 1,538 2,473  
11 1,377 1,581 2,562  
12 1,386 1,531 2,637  
13 1,368 1,571 2,858  
14 1,368 1,666 2,803  
15 1,368 1,638 2,984  
16 1,342 2,212 4,31 Другой производитель
17 1,377 1,607 3,43  
18 1,368 1,691 2,596  
19 1,359 1,578 2,607  
20 1,368 1,71 3,338  
21 1,359 2,123 3,658 Другой производитель
22 1,359 2,042 3,888 Другой производитель
23 1,377 1,526 3,226  
24 1,359 1,574 2,887  
25 1,368 1,621 3,694  
26 1,351 1,719 3,992  
27 1,351 2,073 3,819 Другой производитель
28 1,342 2,107 3,943 ⚠ Без изменений после тренировки
29 1,368 1,577 3,131  
30 1,359 1,687 2,849  
31 1,359 1,586 3,461  
32 1,359 1,636 3,637  
33 1,368 1,683 3,655  
34 1,342 1,605 2,99  
35 1,359 1,661 3,382  
36 1,368 1,598 3,05  
37 1,359 1,69 2,629  
38 1,368 1,61 2,959  
39 1,359 1,547 3,091  
40 1,351 1,55 2,895  

Рисунок 1 — Напряжение на элементах до тренировки

Рисунок 1 — Напряжение на элементах до тренировки

Рисунок 2 — Активное сопротивление элементов на частоте 1000 Гц до тренировки

Рисунок 2 — Активное сопротивление элементов на частоте 1000 Гц до тренировки

Анализ результатов до тренировки

При анализе результатов на графике проведена средняя линия (красного цвета), не учитывающая выпадающие элементы № 5, 16, 21, 22, 27, 28.

  При первой проверке выявлены два подозрительных элемента: № 5 (пониженное напряжение) и № 28 (повышенное сопротивление, без улучшений после тренировки).

Батарея состояла из аккумуляторов двух различных производителей — элементы № 16, 21, 22, 27 имеют заметно отличающиеся характеристики, что хорошо видно из таблицы.

  В документах на регламентные работы по обслуживанию пассажирского вагона НЕ ПРЕДУСМОТРЕНА замена или подбор аккумуляторов в батарее. Поэтому батарея в том виде, в котором поступила в депо, была отправлена на тренировку.
  Опыт показывает: применение в одной батарее элементов с характеристиками по активному сопротивлению, отличающимися более чем на 30%, ни к чему хорошему не приводит.

Таблица 2: измерения после тренировки (26.09.2012)

КЗ / критический дефект  Другой производитель  Подозрительный элемент

Таблица 2 — результаты измерений АКБ после цикла тренировки

№ U, В R, мОм X, мОм Примечание
1 1,368 1,486 4,098  
2 1,368 1,28 3,636  
3 1,368 1,275 3,763  
4 1,368 1,316 3,595  
5 0 0 0 ✗ КЗ — выход из строя
6 1,342 1,385 3,606  
7 1,368 1,44 3,806  
8 1,368 1,483 3,748  
9 1,368 1,458 4,007  
10 1,368 1,361 3,923  
11 1,359 1,441 3,962  
12 1,377 1,391 3,819  
13 1,368 1,437 3,729  
14 1,368 1,543 3,666  
15 1,359 1,378 3,804  
16 1,359 2,004 4,331 Другой производитель
17 1,377 1,507 3,819  
18 1,368 1,562 3,574  
19 1,368 1,44 3,916  
20 1,377 1,535 4,058  
21 1,403 2,035 4,521 Другой производитель
22 1,395 1,937 3,977 Другой производитель
23 1,351 1,452 3,38  
24 1,368 1,416 3,421  
25 1,377 1,484 3,764  
26 1,377 1,543 3,795  
27 1,386 1,949 4,339 Другой производитель
28 1,386 2,057 3,708 ⚠ Без изменений — дефект
29 1,377 1,442 3,22  
30 1,368 1,428 3,424  
31 1,359 1,391 3,707  
32 1,368 1,426 3,688  
33 1,368 1,447 3,607  
34 1,359 1,507 3,272  
35 1,368 1,485 3,25  
36 1,351 1,458 3,297  
37 1,368 1,431 3,742  
38 1,368 1,565 3,8  
39 1,359 1,466 3,774  
40 1,377 1,401 4,019  

Рисунок 3 — Напряжение на элементах после тренировки

Рисунок 3 — Напряжение на элементах после тренировки

Рисунок 4 — Активное сопротивление элементов на частоте 1000 Гц после тренировки

Рисунок 4 — Активное сопротивление элементов на частоте 1000 Гц после тренировки

  Элемент № 5 — короткое замыкание (U=0, R=0): вышел из строя в процессе тренировки. Элемент № 28 — никаких улучшений не показал.
  Данные по реактивному сопротивлению показали, что батарея имеет значительно большую ёмкость, чем до тренировки. Оценить реальную ёмкость исходя из имеющегося в депо оборудования невозможно.

Новая АКБ: 45 элементов (03.10.2012)

3 октября 2012 проверена секция из 45 аккумуляторов вновь вводимой в эксплуатацию батареи из 90 элементов.

Таблица 3 — результаты измерений новой АКБ

№ U, В R, мОм X, мОм
1 1,342 1,551 3,779
2 1,342 1,446 3,681
3 1,342 1,489 3,637
4 1,342 1,457 3,559
5 1,342 1,487 3,718
6 1,342 1,48 3,917
7 1,342 1,45 3,469
8 1,342 1,477 3,49
9 1,351 1,445 3,444
10 1,351 1,422 3,524
11 1,351 1,444 3,603
12 1,342 1,421 3,492
13 1,351 1,458 3,343
14 1,342 1,471 3,447
15 1,351 1,434 3,461
16 1,351 1,56 3,563
17 1,342 1,477 3,57
18 1,342 1,505 3,723
19 1,342 1,451 3,699
20 1,342 1,456 3,378
21 1,342 1,502 3,56
22 1,342 1,429 3,493
23 1,351 1,469 3,614
24 1,342 1,525 3,689
25 1,342 1,448 3,476
26 1,351 1,495 3,501
27 1,342 1,488 3,52
28 1,342 1,462 3,413
29 1,351 1,423 3,502
30 1,342 1,437 3,711
31 1,342 1,516 3,476
32 1,342 1,461 3,355
33 1,342 1,475 3,465
34 1,351 1,49 3,615
35 1,351 1,488 3,691
36 1,342 1,458 3,48
37 1,351 1,451 3,491
38 1,342 1,466 3,435
39 1,351 1,473 3,443
40 1,351 1,472 3,629
41 1,351 1,434 3,431
42 1,342 1,484 3,491
43 1,342 1,478 3,668
44 1,342 1,465 3,561
45 1,351 1,421 3,553

Рисунок 5–6 — Напряжение и активное сопротивление элементов новой батареи

Рисунок 5–6 — Напряжение и активное сопротивление элементов новой батареи

  Новые аккумуляторы имеют достаточно схожие параметры (R в диапазоне 1,421–1,560 мОм при напряжении 1,342–1,351 В), что подтверждает применимость анализатора для оценки состояния и износа аккумуляторов из эксплуатируемых батарей.

Выводы

  • анализатором AEA30V позволяет оценить состояние каждого элемента в батарее, выявить дефектные и нестандартные элементы без разборки.
  • Элементы № 5, 28 и ещё 4 шт. (другого производства) не позволили провести эффективную тренировку АКБ.
  • АКБ отправлена в эксплуатацию с одним элементом, который может отказать в любой момент, и как минимум 4 элементами с резко отличающимися характеристиками.
  • Сложившаяся ситуация связана с отсутствием в регламентах указаний на подбор и проверку элементов в подобных батареях.
  • Применяемая нагрузочная вилка не позволяет выявить подобные проблемы — необходим анализатор.
  Сравнение таблиц 1 и 3 наглядно показывает разницу: новые элементы имеют практически одинаковые характеристики (разброс R ~10%), тогда как в эксплуатируемой батарее разброс достигал более 40% из-за смешения элементов разных производителей.