Тестирование аккумуляторов: первые выводы. Тестирование аккумуляторов


Тестирование аккумуляторных батарей под нагрузкой

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 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 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 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:

Поделиться в социальных сетях:

test-energy.ru

Методы тестирования аккумуляторных батарей |

Измерение напряжения

Измерение напряжения батареи является недорогим и очень легким способом тестирования АКБ с любым простейшим вольтметром. Однако это очень грубый метод оценки батареи. Напряжение может использоваться только для оценки заряженности АКБ. Напряжение не может быть использовано для индикации емкости, пусковых характеристик и ресурса аккумулятора.

Измерение плотности электролита

С помощью простого ареометра можно замерить плотность электролита в батарее. Плотность можно использовать для определения уровня заряда и об необходимости добавить воду в батарею. Однако, как и метод измерения напряжения, этот метод предоставляет мало информации о емкости батареи, пусковых характеристиках, ресурса АКБ. Кроме того, многие аккумуляторы в настоящее время являются герметичными – это делает невозможным извлечение электролита для тестирования.

Нагрузочный тест

Для нагрузочного тестирования используется вольтметр, нагрузочный элемент, и переключатель. Типичная нагрузка для автомобильных аккумуляторов составляет примерно от 60 до 100 ампер. Если напряжение на батарее падает ниже определенного порога в течение определенного периода времени (обычно 30 секунд) аккумулятор считается неисправным.Этот метод тестирования может быть использован для идентификации батарей, которые находятся за пределами их срока полезного использования. Однако, этот метод не может использоваться для определения емкости батареи, пусковых характеристик, ресурса аккумулятора. Важно отметить, что для этого метода какие-либо полезные результаты можно извлечь, только если батарея полностью заряжена перед тестированием, тест проводится при нормальной температуре, а также нагрузка и время теста тщательно подобраны под эту емкость батареи. Наконец, этот метод значительно разряжает и повреждает батарею, а значит сокращают срок ее службы.

Тестирование проводимости переменного тока

Тестеры проводимости переменного тока пускают слабый сигнал переменного тока в батарею, и измеряется ответное колебание. После чего, по закону Ома рассчитывается проводимость батареи. Это значение проводимости может быть преобразовано в значение, представляющее характеристики батареи по сравнению с первоначальным (опорными значениями) рейтингом батареи (т.е. током холодной прокрутки — ССА). Используя этот метод тестирования  аккумуляторных батарей  можно установить и ресурс батареи и оценить на основе понимания, на сколько характеристики батареи ухудшились по сравнению с рейтингом производителя батареи (ССА).

Тестирование стартового потенциала (CrankCheck™)

Тестирование силы пуска предназначено специально для батарей, используемых для запуска двигателей. Путем измерения усилий, которые требуются батареи для того чтобы  провернуть стартер, пусковая характеристика батареи может быть определена и ранжирована по шкале от 0 до 100. Этот результат является наиболее точным и полезным показателем производительности батареи, так как он основан исключительно на том, как батарея продемонстрировала свою способность выполнять конкретную задачу – запустить двигатель.

Тестирование импульса сопротивления (LPR)

LPR тестеры применяют большую нагрузки в течение очень короткого периода времени (примерно 100А). Сопротивление постоянного тока батареи может быть рассчитано путем измерения напряжения, во время подачи нагрузки по закону Ома. Это значение сопротивления может быть преобразовано в значение, представляющее характеристики батареи по сравнению с первоначальным (опорными значениями) рейтингом батареи (т.е. током холодной прокрутки — ССА). Используя этот метод тестирования  аккумуляторных батарей  можно установить и ресурс батареи и оценить на основе понимания, на сколько характеристики батареи ухудшились по сравнению с рейтингом производителя батареи (ССА).

Расчет емкости

Классический метод определения ресурса АКБ. Измерение емкости батареи, а именно расчет количества часов, в течение которого батарея вырабатывала постоянный ток до снижения напряжения до 11.7-11.9В производится специальными нагрузочными устройствами в течение 3-ех, 5-ти, 10-ти и 20-ти часов, в зависимости от того какой метод расчета и разрядный ток был выбран. Соответственно различают емкость по 3ех часовому разряду — С3, 5ти часовому – С5, 10ти часовому – С10 и 20ти – С20. Полученное значение сравнивают с первоначальным значением (опорным значением) батареи (А*ч).

Перепечатка, воспроизведение в любой форме, в том числе и в переводе, в любых СМИ, в том числе в Интернете, возможна при условии ссылки на batteryservice.ru

batteryservice.ru

Тестирование аккумуляторов: первые выводы: ammo1

После моего Грандиозного тестирования батареек многие просили меня заняться таким же подробным тестированием аккумуляторов.

Уже две недели практически круглосуточно идёт процесс тестирования. За это время я успел протестировать 22 вида аккумуляторов АА десяти брендов: IKEA, Ansmann, GP, Duracell, Energizer, Robiton, Panasonic, Panasonic Eneloop, Varta. На подходе аккумуляторы Turnigy, Космос, Camelion.

Пока не протестированы все аккумуляторы, я не буду приводить подробные результаты, но некоторыми интересными выводами уже могу поделиться.

1. Все аккумуляторы брендов, перечисленных выше, с заявленной ёмкостью до 2450 mAh имеют реальную ёмкость очень близкую к заявленной. А дальше начинаются чудеса маркетинга. Ни один аккумулятор с заявленной ёмкостью от 2500 mAh фактически не имеет такой ёмкости. Как правило это 2400-2500 mAh. Некоторые производители под огромной надписью "2700 mAh" мелко пишут "min 2500 mAh" и это уже ближе к правде. Другие просто пишут "2850 mAh", а фактически те же 2500 mAh.

2. Некоторые производители (Panasonic Eneloop, Ansmann на моделях "pro") указывают только минимальную ёмкость. У всех таких аккумуляторов реальная ёмкость оказывается немного больше заявленной.

3. Почему-то только три производителя - Energizer, IKEA, Panasonic (в том числе для Eneloop) указывают дату производства аккумуляторов.

4. Аккумуляторы LSD (Low Self-Discharge, они же Ready to Use) после распаковки обычно оказываются заряженными на 50-80% (в среднем на 70%).

5. У Energizer и Duracell появились аккумуляторы "Pre-Charged"/"Уже заряжены". Производители утверждают, что аккумулятор "сохраняет 80% заряда до 12 месяцев", фактически у аккумуляторов, которые хранились год, было лишь 35-40% заряда.

6. Вопреки утверждениям производителей выяснилось, что обычные и LSD-аккумуляторы за неделю теряют одинаковое количество заряда - 4-10%, в среднем 7%. Скорее всего преимущества LSD проявятся при более длительном хранении заряженных аккумуляторов.

Методика тестирования аккумуляторов

Аккумуляторы тестируются с помощью анализатора Олега Артамонова, для зарядки используются зарядные устройства «La Crosse BC-700» (с перепаянным конденсатором) и «Robiton Ecocharger». Аккумуляторы AA с ёмкостью более 1500 mAh заряжаются током 700 mA, аккумуляторы ААА и АА с ёмкостью менее 1500 mAh - током 500 mA.

Аккумуляторы разряжаются большим и малым постоянным током до напряжения 0.9V.Для AA с ёмкостью более 1500 mAh малый ток - 500 mA, большой ток - 2500 mA.Для ААА и АА с ёмкостью менее 1500 mAh малый ток - 200 mA, большой ток - 1000 mA.

Разряд импульсами я решил не проводить - результаты получаются практически такие же, как и на большом токе. Для первых десяти видов аккумуляторов я делал предварительный цикл заряд-разряд большим током, но оказалось, что в этом нет необходимости - ёмкость аккумуляторов практически не изменяется от первого цикла ко второму.

Тестируется не менее двух экземпляров каждой модели аккумуляторов.

Последовательность тестирования каждого аккумулятора:

1. Разряд постоянным током 500/200 mA до 0.9V (только для LSD, Ready to Use, Precharged)2. Заряд током 700/500 mA3. Разряд постоянным током 2500/1000 mA до 0.9V4. Заряд током 700/500 mA5. Разряд постоянным током 500/200 mA до 0.9V6. Заряд током 700/500 mA7. Выдержка 7 дней10. Разряд постоянным током 500/200 mA до 0.9V

Возможно добавятся ещё пункты:

11. Заряд током 700/500 mA12. Выдержка 30 дней13. Разряд постоянным током 500/200 mA до 0.9V14. Заряд током 700/500 mA15. Разряд постоянным током 500/200 mA до 0.9V при температуре -18°15. Заряд током 700/500 mA

Аккумуляторы IKEA предоставлены для тестов компанией ИКЕА, все остальные аккумуляторы предоставлены оптовой компанией Источник Бэттэрис.

© 2015, Алексей Надёжин

p.s. Утром я опубликовал этот пост на GeekTimes: http://geektimes.ru/company/madrobots/blog/246334.

ammo1.livejournal.com


Смотрите также