Характеристики аккумуляторных батарей

Результатом измерения показывается на дисплее, текущее напряжение, активное, реактивное и комплексное сопротивление на частотах 20,100,500 и 1000 Гц. В процессе анализа рекомендовано рассматривать значение комплексного сопротивления на частоте 1000 Гц.

2.1.2 Метод исследования тока стартерного заряда и напряжения

Существует несколько основных методик определения тока стартерного разряда, которые регламентированы стандартами SAE J537 (США), DIN 43539, часть 2 (Германия) и EN_60095-1 (страны Европейского экономического сообщества).

1. Немецкий стандарт DIN (Deutsche Industrie Norm). Во время испытаний аккумулятор разряжают при -18°С в течение 30 с до напряжения не ниже 9,0 В.

2. Американский стандарт SAE. Аккумулятор разряжают при -18°С в течение 30 с до напряжения не ниже 7,2 В.

3. Европейский стандарт EN (Europa Norm). В Европе вводится новый единый стандарт EN - 60095-1/93. В нем используется такая методика измерения тока стартерного заряда: аккумулятор разряжают при температуре -18°С в течение 10 с до напряжения не ниже 7,5 В.

Компания Interstate Batteries разработала ручной тестер для измерения стартерного тока кислотных АКБ, использующие все перечисленные стандарты. На рисунке 12 представлена схема подключения тестера к АКБ.

Рис. 12. Схема подключения тестера Interstate Batteries ED_18 к АКБ

(ИТ- измеритель импульса тока, ИН - измеритель напряжения, СУ - система управления, сравнения и обработки данных с эталоном, ВР - вывод результатов на дисплей)

В качестве результата измерения на дисплее отображает текущее напряжение и ток стартерного заряда.

2.1.3 Метод исследования резервной ёмкости

Для того что бы узнать значение резервной ёмкости АКБ, применялся смешанный метод измерения. Измерения проводились согласно ГОСТ 29111-91. Раздел 5.2. «Проверка резервной емкости», ГОСТ 959-2002. Раздел 5.3.1.4 в совокупности с использований номиналов предоставленных производителем АКБ FIAMM. Таким образом для того чтобы измерить резервную ёмкость необходимо разрядить АКБ током 13.9 А, до 10,5 В. Данный способ имеет название «Измерение времени разряда химических источников тока при номинальной постоянной нагрузке». Способ является косвенным и реализуется путем измерения двух других физических величин (тока и времени) и последующего расчета соответствующего значения емкости.

На ряду с другими методами измерения данный метод имеет ряд преимуществ:

- является единственным способом, отражающим суть физической величины - электрическая емкость;

- реализуют рекомендации ГОСТ и МЭК и являются образцовыми.

К заряженной АКБ подключается электронная программируемая нагрузка, нагрузка управляется с помощью ПК через интерфейс GPIB. Функциональная схема подключения АКБ к электронной нагрузке (НР 6060А) показана на рисунке 13. General Purpose Interface Bus, GPIB (IEEE_488) - Интерфейсная шина общего назначения шина цифровых измерительных приборов, стандарт IEC_625 (МЭК 625.1)

Рис. 13. Схема подключения АБ к нагрузке и ПК

На ПК установлена специальная программа «Discharge», разработанная в ООО «Алекто-Электроникс», управляющая работой нагрузки. Окно программы представлено на рисунке 14. Задаётся разрядный ток 13.9 А, конечное напряжение 10,5 В. Необходимо убедиться что клеммы присоединены на АКБ и нагрузка включена. С нажатием кнопки «Старт» запускается процесс разряда АКБ. Результат измерения - разрядная ёмкость в А*ч, разрядное время в минутах и графическая разрядная характеристика от начала и до конца измерения. Результат исследования сохраняется в файл на жёсткий диск.

Рис. 14 Окно программы «Discharge»

2.1.4 Метод выполнения цикла разряд-заряд АКБ

Для заряда АКБ использовался прибор «Реаниматор» разработанный в ООО «Фирма «Алекто-Электроникс». Основное предназначение «Реаниматора» восстанавливать АБ, которые в следствии каких-либо причин изменили свои характеристики в худшую сторону.

На рисунке 14 представлена функциональная схема прибора «Реаниматор».

Рис. 14. Функциональная схема прибора «Реаниматор»

Улучшение эксплуатационные характеристик аккумуляторов происходит при их заряде реверсивным током, т.е. переменным током с различными амплитудами и длительностями импульсов обоих направлений за каждый период их следования. При этом в каждом периоде аккумулятор заряжается и частично разряжается. «Реаниматор» обеспечивает режим заряда реверсивным током. При определенном соотношении амплитуд и длительности импульсов прямого и обратного тока снижается газовыделение и температура электролита.

Данного прибор обеспечивает соотношение зарядной и разрядной составляющих тока 10:1 и отношение длительностей импульсов этих составляющих 1:2 см рис. 15 Этот способ позволяет активизировать поверхности пластин тем самым обращает процесс сульфатации.

Рис. 15. Диаграмма зарядного асимметрического тока

Разряд АКБ выполняется согласно пункту 2.1.3.

2.2 Результаты исследования экспериментальных параметров

Результаты измерений АКБ представлены в таблице 3.

Таблица 3. Экспериментальные значения основных характеристик АКБ

Таким образом были получены экспериментальные значения параметров АКБ, не бывших в эксплуатации со дня их производства и поступления на склад магазина или напрямую потребителю. На рисунке 9 графически представлены экспериментальные значения основных параметров АКБ.

(А)

(Б)

(В)

Рис. 16 Экспериментальные значения основных параметров: (А) Внутреннее сопротивление; (Б) Напряжение; (В) Ток стартерного заряда

На рис. 17 приведен графики резервной ёмкости и внутреннего сопротивления, наглядно отображающие отклонение экспериментальных значений от эталонных (заявленных производителем).

(А)

(Б)

Рис. 17. Отклонение экспериментальных значений (А) - внутренне сопротивление; (Б) резервная ёмкость

Анализируя показатели измеренных параметров и сравнивая их со значениями, заявленными производителем, были обнаружены значительные отклонения характеристик АКБ, которые можно вычислить по формуле

Где д - отклонение измеряемой величины

Xср - среднее значение измеряемой величины

Xном - номинальное значение измеряемой величины

Отклонение внутреннего сопротивления АКБ составило д_R= 9%, а резервной ёмкости - д_С = 42%

Напряжение АКБ в среднем составило 2,1 В на элемент, что удовлетворяет заявленным данным.

3. Методы тренировки АКБ

Анализ результатов исследования экспериментальных параметров (пункт 2.2) показал, что состояние новых аккумуляторных батарей не соответствует характеристикам заявленным производителем. Данные батареи приобретались с целью установки их в ИБП, главная цель которых в случае неполадок в сети обеспечить непрерывное питание нагрузки в течении определенного времени. Согласно документации на АКБ FIAMM FG20721 данное время - 15 минут. Экспериментальные значения составили в лучшем случае половину от заявленного значения. Основными причинами для этого являются саморазряд АКБ.

На основании этих результатов было принято решение о тренировке данных АКБ. Для этого 20 АКБ были разделены на две группы, по 10 штук.

Таблица 4. Порядок проведение тренировочных циклов

3.1 Тренировка первой группы АКБ

Согласно пункту 2.1.4. АКБ первой группы прошли цикл тренировки в соответствии с таблицей 4, результаты испытаний приведены в таблицы 5.

Таблица 5. Результаты измерений экспериментальных значений основных характеристик первой группы тренируемых АКБ

На основании таблицы 5 были составлены диаграммы наглядно демонстрирующие улучшение показателей основных характеристик после тренировочного цикла АКБ.

С помощью данного метода тренировки удалось достичь показателей основных характеристик АКБ близких к номинальным. Если отталкиваться от первоначального состояния АКБ, мы имеем следующие цифры:

резервная ёмкость в среднем возросла на 48%.

внутреннее сопротивление в среднем уменьшилось на 9%.

ток стартерного заряда в среднем вырос на 15%.

напряжение на клеммах в среднем возросло на 10%.

3.2 Тренировка второй группы АКБ

Отличие данного метода от описанного в пункте 3.1. в том, что АКБ 2_й группы перед тренировочным циклом были установлены в UPS с целью заряда; дело в том, что в состав любого ИБП входит зарядное устройство, которое обеспечивает зарядку аккумуляторных батарей при наличии напряжения в сети, обеспечивая тем самым постоянную готовность к работе ИБП в автономном режиме.

В ходе исследования применялся источник бесперебойного питания APC Back-UPS ES, 330 Watts.

Таким образом анализ методов тренировки АКБ говорит о том, что наилучших показателей достигли батареи второй группы, прошедшие заряд в ИБП и тренировочный цикл на стенде «Реаниматор».

Помимо явного достоинства данного метода - эффективности тренировки, которая выражается в показатлях основных характеристик достигнутых АКБ - он имеет большой недостаток. Этим недостатком является время требуемое на полный цикл тренировки, которое составляет порядка 35 часов. В сравнении, для тренировки одной АКБ первой группы требуется около 10 часов. Так же к недостаткам метода тренировки 2-ой группы относится неспособность внутреннего зарядного устройства ИБП производить заряд АКБ после глубоко разряда.

Заключение

Представлен обзор, наиболее распространённых типов АКБ и ИБП. Проведено исследование основных технических характеристик. Результаты исследования показали, что в большинстве случаев характеристики вновь приобретенных АКБ не соответствуют данным заявленным производителем, что. В связи с этим было рассмотрено два метода тренировки АКБ, с целью приведения АКБ к оптимальному состоянию перед эксплуатацией.

Экономическая часть проекта показывает эффективность от внедрения «Реаниматора» как для потребителя, так и для производственных нужд.

Рассмотрены требования к помещениями, где размещены зарядные устройства. Изучены меры оказания первой медицинской помощи при химических отравлениях.

Список литературы

аккумулятор батарея бесперебойный рекомбинирование

1. Курзуков Н.И., Ягнятинский В.М., Аккумуляторные батареи. Краткий справочник. - М.: ЗАО «КЖИ «За рулем»», 2008. - 88 с.

2. Боровский Ю.И., Старостин А.К., Чиксков Ю.П. Стартерные аккумуляторные батареи. - М.: Фонд: За экономическую грамотность, 1997

3. Jonson Controls Inc, AGM - технология связанного электролита в производстве автомобильных аккумуляторов / Jonson Controls Inc Режим доступа: [http://boschbattery.ru/main/tech/agm].

4. VRLA_батареи (технология AGM). Особенности конструкции и основные химические реакции / Режим доступа: (http://www.energon-electro.ru/press-center/articles/detail.php? ID=2259).

5. ГОСТ 1293.16-93 Сплавы свинцово-сурьмянистые. Методы определения серы Введ. 01.01.1997 - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 9 с.

6. Егоров П.В., Ульянов С.Л. Электрическое и электронное оборудование современных автотранспортных средств/ Егоров П.В., Ульянов Режим доступа: [http://grachev.distudy.ru/Uch_kurs/avtoelektrinica/A/A.htm]

7. Хрусталев Д.А. Аккумуляторы. - М.: Изумруд, 2003. - 224 с.

8. Инструкция по эксплуатации стационарных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в составе ЭПУ на объектах ВСС России./ Режим доступа: [http://www.snip-info.ru/Inst_ekspluat_pb-h2so4_akkomul.htm].

9. Боровский Ю.И., Старостин А.К., Чиксков Ю.П. Стартерные аккумуляторные батареи. - М.: Фонд: За экономическую грамотность, 1997

10. Кучеров. Д.П. Источники питания ПК и периферии. - СПб.: Наука и Техника, 2005. - 429 с.

11. Источники БП/ Режим доступа: [http://www.powerinfo.ru/literature.php].

12. Шатохина Л.А., Расчеты экономической эффективности разработки и внедрения новой радиоэлектронной аппаратуры [Текст]: Метод. указания по выполнению организац.-экон. части диплом. проектов для студентов специальности 0705 / Л.А. Шатохина, 1983. - 24 с.

13. Методические указания по выполнению организационно-экономической части дипломного проекта по специальности 0642 «Информационно-измерительная техника» [Текст] / ОмПИ, 1986. - 31c.

14. РИА-новости, Отравление свинцом (сатурнизм). Справка/ РИА-новости, Режим доступа [http://eco.rian.ru/documents/20090820/181689138.html]

15. Малин К.М., Справочник сернокислотчика, 2 изд., М.: Химия, 1971.

16. РИА-новости, Серная кислота и последствия отравления ее парами. Спрака/ Режим доступа: [http://eco.rian.ru/documents/20091102/191633166.html]

Размещено на Allbest.ru