При использовании аккумуляторных батарей на любых объектах, особенно в системах бесперебойного питания, за их состоянием нужно следить и регулярно проводить проверки. В этом материале мы рассмотрим основные параметры АКБ, а также рассмотрим, какими приборами и как можно провести их контроль и проверку!

Проверка АКБ: какие параметры аккумуляторных батарей нужно проверять и как это сделать?

Основная задача при проверке состояния любой аккумуляторной батареи – выяснить, обладает ли она достаточной емкостью, может ли обеспечить заявленные производителем характеристики в течение необходимого времени. Однако непосредственно средствами измерения определяются только несколько основных параметров – напряжение, сила тока. В обслуживаемых аккумуляторах можно также замерить плотность электролита. Измерения можно проводить неоднократно, фиксируя изменение значений с течением времени. Все остальные параметры и характеристики не измеряются напрямую, а выводятся по разработанной изготовителем методике, причем она зависит и от типа АКБ, и от рекомендаций производителя, и от вида подключенной нагрузки. При этом необходимо учитывать, что многие зависимости, характеризующие работу АКБ, носят нелинейный характер. Могут сказываться и другие факторы, например, влияние температуры.

При выполнении краткосрочных измерений при использовании даже самых совершенных методик тестирование носит не точный количественный, а качественный характер. Единственный достоверный способ измерения емкости АКБ – его полная разрядка в течение многих часов с тщательной фиксацией параметров в ходе всего процесса. Но использовать столь продолжительную процедуру на практике можно далеко не всегда, особенно если батарей много. Тем не менее, и краткосрочных оценочных измерений достаточно для того, чтобы отличить работоспособный аккумулятор от изношенного, утратившего емкость, и вовремя произвести замену АКБ.

Способы проверки АКБ

1. Подключение нагрузки

К АКБ на некоторое время подключается рабочая или второстепенная нагрузка той или иной величины. Вольтметром или мультиметром измеряется падение напряжения. Если процедура выполняется несколько раз, между измерениями выжидается определенное время, чтобы батарея восстановилась. Полученные данные сопоставляются с параметрами, заявленными производителем АКБ для данного типа батареи и данной величины нагрузки.

2. Измерения при помощи нагрузочной вилки

Строение простейшей нагрузочной вилки показано на схеме:

Проверка АКБ: нагрузочная вилка

Устройство оснащено вольтметром, параллельно которому установлен большой по мощности нагрузочный резистор, и имеет два щупа. В старых моделях вольтметры аналоговые; новые модели, как правило, оснащены ЖК-дисплеем и цифровым вольтметром. Существуют нагрузочные вилки с усложненной схемой, использующие несколько нагрузочных спиралей (сменных сопротивлений), рассчитанные на разные диапазоны измерения напряжений, предназначенные для тестирования кислотных либо щелочных аккумуляторов. Есть даже вилки, которыми тестируют отдельные банки аккумуляторов. В состав продвинутых устройств помимо вольтметра может входить амперметр.

Проверка АКБ: какие параметры измеряет нагрузочная вилка?

Проверка АКБ: какие параметры аккумуляторных батарей нужно проверять?

Получаемые при измерениях данные также необходимо сопоставлять с параметрами, заявленными производителями для данного типа батарей и данного сопротивления.

3. Измерения при помощи тестеров АКБ

Приборы Кулон

Данные приборы относятся к базовому сегменту. Семейство цифровых приборов-тестеров Кулон (Кулон-12/6f, Кулон-12m, Кулон-12n и другие) служит для проверки состояния свинцовых кислотных аккумуляторов. Они позволяют проводить быстрые замеры напряжения, приближенно определять емкость АКБ без контрольного разряда и сохранять в памяти несколько сотен, а иногда и тысяч измерений.

Приборы Кулон питаются от аккумулятора, на котором проводятся измерения. По заявлению разработчика, прибор анализирует отклик аккумулятора на тестовый сигнал специальной формы, при этом измеряемый параметр примерно пропорционален площади активной поверхности пластин аккумулятора и, таким образом, характеризует его емкость. Фактически, точность показаний зависит от достоверности методики, разработанной производителем.

Емкость аккумулятора – электрический заряд, отдаваемый полностью заряженным аккумулятором – измеряется в ампер-часах и представляет собой произведение тока разряда на время. Для точного определения емкости необходимо произвести разряд батареи (процесс длительный, многочасовой), постоянно фиксируя величину заряда, отдаваемого батареей. При этом относительная емкость АКБ в зависимости от времени изменяется нелинейно. Например, для аккумуляторной батареи типа LCL-12V33AP относительная емкость меняется со временем следующим образом:

Время разряда, часы Относительная емкость, %
0,1 37
1,3 48
0,7 53
1,9 76
4,2 84
9,2 92
20 100

 

Проверка АКБ - прибор Кулон

Производитель подчеркивает, что устройство не является прецизионным измерителем, но позволяет оценочно определять емкость свинцовой кислотной батареи, особенно если пользователь самостоятельно откалибровал прибор при помощи аккумулятора такого же типа, что и тестируемый, но с известной емкостью. Процедура калибровки подробно изложена в инструкции к прибору.

Тестеры Kongter

Следующая разновидность устройств для тестирования АКБ – тестеры Kongter. Это более функциональные тестеры, которые являются средством измерения, т.к внесены в реестр средств измерения РФ. Модель Kongter BT-3915 применяется для измерения напряжения и внутреннего сопротивления батарей.

Управление осуществляется при помощи цветного сенсорного экрана, но основные управляющие кнопки вынесены на клавиатуру в нижней части корпуса. Прибором можно тестировать батареи емкостью от 5 до 6000 А·ч, с элементами аккумулятора 1.2 В, 2 В, 6 В и 12 В. Диапазон измерения напряжения – от 0.000 В до 16 В, сопротивления – от 0.00 до 100 мОм. Прибор позволяет задать тип проверяемых батарей, выполнить измерение напряжения и сопротивления , и на их основании судить о том, соответствует емкость батареи заявленной производителем или нет. 

Интерфейс прибора позволяет проводить как одиночные измерения, так и последовательные (до 254 измерений в каждой последовательности, совокупное количество результатов более 3000), что удобно при проверке большого количества однотипных АКБ (в последнем случае результаты сохраняются автоматически, помимо данных в них фиксируется также порядковый номер измерения). Прибор может использовать для выдачи результата (статус "хорошо", "плохо", "критично") собственные критерии (задаются пользователем перед замером) либо опорные значения, заданные пользователем (шаблоны значений, характерные для большинства АКБ подобного типа). Результаты тестирования через порт USB могут быть перенесены на компьютер для просмотра и последующей подготовки отчетов.

Одним из новых тестеров в линейке Kongter является Kongter BT-301. Помимо внутреннего сопротивления и напряжения он умеет измерять и проводимость АКБ.

Тестер позволяет проводить точные измерения на аккумуляторах VRLA (свинцово-кислотные с клапаном сброса), аккумуляторах VLA (вентилируемые свинцово-кислотные) и никель-кадмиевых (Ni-Cd) аккумуляторах, которые в основном составляют резервное питание критических энергетических систем. Этот тестер может применяться как производителями АКБ, так и эксплуатационщиками  в телекоммуникационных сетях, центрах обработки данных, в энергоснабжении, при техническом обслуживании автопогрузчиков и т.д.

Измеренные данные можно экспортировать на ПК для более детального и удобного анализа. Программное обеспечение "Kongter Battery Data Management" помогает выполнить анализа данных, отследить состояние батареи и сформировать отчетов в Excel. Основной плюс - широкий охват оборудования. Это ПО можно использовать не только с тестерами BT-301 и BT-302, но и с блоками нагрузки K-900 и регистраторами данных АКБ. 

 

 

Анализаторы Fluke

Приборы Fluke Battery Analyzer серии 500 (BT 510, BT 520, BT 521) позволяют измерять и сохранять в памяти напряжение, внутреннее сопротивление стационарной батареи, температуру минусовой клеммы, напряжение при разрядке. При наличии дополнительных аксессуаров можно измерять и сохранять в памяти и другие параметры. Есть возможность задать пороговые значения для различных параметров. Встроенный порт USB позволяет передавать собранные записи на компьютер для подготовки отчетов с помощью программного обеспечения Analyze Software.

Щупы прибора имеют специальную конструкцию: внутренний подпружиненный контакт предназначен для измерения тока, внешний – для измерения напряжения. Если на щуп надавить, внутренний наконечник смещается внутрь таким образом, что оба контакта каждого щупа касаются поверхности одновременно. В результате одни и те же щупы позволяют организовать как 2-проводное, так и 4-проводное подключение к полюсам батареи (последнее необходимо для измерения Кельвина).

Проверка АКБ - приборы Fluke

 

Хотя прибор обладает хорошим функционалом, ключевым этапом в определении состояния АКБ остается сопоставление измеренных показателей с расчетными или заданными изготовителем для данного конкретного типа батарей. Устройства Fluke Battery Analyzer серии 500 могут применяться для для массовой инспекции состояния батарей. Последовательный режим и система профилей позволяют выполнять необходимые измерения одно за другим, результаты запоминаются прибором и хранятся в упорядоченной форме, последовательно пронумерованные и разбитые на группы. Но прибор не имеет функции прямого или косвенного измерения емкости АКБ в ампер-часах – хотя бы потому, что для батарей разного типа на сегодняшний день вряд ли возможно разработать единую точную методику такого определения.

Все перечисленные выше устройства, хоть и отличаются друг от друга по размеру, относятся к классу портативных. В отдельную группу можно выделить стационарные комплексы для проверки АКБ, которые могут проводить быстрые испытания с определением внутреннего сопротивления, контролировать все параметры, включая активную и реактивную составляющие сопротивления, управлять процессом разряда/заряда и т. п. Подобные комплексы адресованы скорее исследовательским лабораториям, промышленным производителям АКБ и разработчикам нового оборудования, чем конечным пользователям.

4. Контрольный разряд с помощью нагрузочных блоков постоянного тока.

На сегодняшний день контрольный разряд – это единственный прямой и максимально достоверный способ измерения фактической емкости АКБ.

Специализированные устройства контроля разряда батареи позволяют выполнить контрольный разряд батареи с постоянным контролем емкости. Так же отметим, что контрольный разряд - это единственный способ диагностики АКБ, который отражен в ГОСТах и для которого есть рекомендации в действующей нормативной документации. 

Основная задача нагрузочных блоков - выполнение контрольного рязряда аккумуляторов и батарей. Нагрузочный блок является, по сути, электронной нагрузкой. Для проведения тестирования блок подключают к проверяемому источнику электропитания и запускают один или несколько тестов. При этом, электронная нагрузка ведёт себя как реальная: например, меняет своё сопротивление по заданному алгоритму, имитирует большие стартовые токи запуска, короткое замыкание и прочие заданные пользователем условия. Во время проведения теста, электронная нагрузка непрерывно измеряет напряжение, ток и высчитывает емкость.

Рассмотрим функционал блоков нагрузки на примере Kongter K-900.

Эта серия блоков нагрузки предназначена для работы в широком диапазоне номинальных напряжений от 12 В до 480 В с током рязряда до 750 А. Если необходимо получить более высокий ток разряда, можно объединить параллельно до 5-ти блоков (5*750=3750А).

K-900 отслеживает все основные параметры аккумуляторной батареи и сохраняет данные по разрядам на устройство USB. После проведения контрольного разряда данные можно перекачать на ПК и проанализировать как вела себя аккумуляторная батарея в тот или иной отрезок времени. Работать с прибором можно не только с экрана устройства, но с ПК через ПО "Kongter Battery Data Management", подключаясь к прибору по Wi-Fi или по проводу через порт RS-485.

Блок нагрузки может быть дополнительно укомплектован регистраторами CDL, которые способны измерять напряжения каждого отдельного аккумулятора в цепи.  Это существенно облегчает работу специалисту, производящему контрольный разряд батареи, так как ему не нужно производить замеры элементов АКБ по отдельности, а достаточно подключить регистраторы CDL для поэлементного контроля параметров. Далее, указав критерии остановки разряда (напряжение АКБ, напрежине всей цепи, емкость, время), можно запускать разряд. По окончанию разряда будет сформирован файл, который можно открыть на экране блока нагрузки или на ПК. Открыв файл на ПК в ПО "Kongter Battery Data Management" можно анализировать результаты разряда и формировать отчеты.

Основным минусом данного метода является время диагностики. В нормативных документах, а так же в паспортах АКБ приводятся значения емкости для разного времени разряда (например, 1ч, 3ч, 10ч, 20 ч и т.п). По этой причине контрольный разряд может потребовать часы.

Иногда прибегают к "комбинированному методу" диагностики: вполняют быстрый скрининг большого кол-ва АКБ с помощью тестеров, а если находят "подозрительные" АКБ, их детально диагностируют с помощью нагрузочных блоков.

 

5. Измерение плотности электролита

В обслуживаемых аккумуляторах для определения их состояния можно измерять плотность электролита, поскольку между этим параметром и емкостью АКБ существует непосредственная зависимость. Плотность электролита может меняться в силу разных причин, которые вдобавок взаимосвязаны (частый глубокий разряд батареи, сульфатация, неоптимальная плотность электролита, испарение и утечка раствора и т. д.). Аккумулятор начинает быстрее разряжаться, отдает меньше заряд. При этом необходимо понимать, что плотность электролита даже в исправном аккумуляторе, находящемся в идеальном состоянии – не константа, она меняется с температурой и степенью зарядки аккумулятора. Более того, для разных регионов рекомендованная плотность электролита отличается в зависимости от типовых климатических условий.

Результаты измерения плотности ареометром можно сопоставить со следующей диаграммой для кислотных аккумуляторов.

Проверка АКБ: измерение плотности электролита

В зависимости от того, больше или меньше плотность электролита, чем требуемая (а для батареи вредно отклонение и в ту, и в другую сторону), можно частично или полностью заменить электролит, залить дистиллированную воду или раствор необходимой концентрации, обязательно обеспечив перемешивание. Как и при использовании всех ранее описанных способов проверки состояния АКБ ключевым является сопоставление измеренных значений с рекомендациями производителя батареи и следование всем предусмотренным процедурам обслуживания.

Выводы

Каждый способ определения текущего состояния аккумуляторной батареи имеет свои преимущества и недостатки. Каким из них пользоваться – зависит от ваших задач и возможностей. Сориентироваться вам поможет эта сводная таблица.

Способ определения состояния АКБ Преимущества Недостатки
Подключение нагрузки Достаточно реалистичные результаты без использования специализированного оборудования Времязатратность при многократных измерениях Измеренные параметры документируются вручную
Нагрузочная вилка, специализированные анализаторы и тестеры

Портативность устройств

Простота использования

Быстрое проведение измерений, особенно многократных

Некоторые модели способны проводить измерения без выведения АКБ из режима эксплуатации

Специализированные модели позволяют сохранять результаты и переносить их на компьютер для подготовки отчетов

Часть параметров АКБ определяется по косвенным методикам Оценочная точность измерений
Контрольный разряд Единственный достоверный способ оценки емкости АКБ Длительность диагностики
Измерение плотности электролита ρ Непосредственное определение состояния батареи по концентрации электролита Способ применяется только для обслуживаемых батарей

 

Ищите методику диагностики АКБ? Заполните форму и мы ее пришлем.

 

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
Телефон:
Email:
Подтверждение согласия на отправку данных:

* - Обязательное для заполнения

См. также: