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Impedenza e test conduttanza | Download PDF

In genere il ventilato (allagata), batteria al piombo è contenuto in un contenitore trasparente e la condizione della cellula è determinata tramite assegni tensione variabile, elettroliti controlli peso specifico e un controllo visivo dei componenti interni. I componenti interni, come le griglie piatto e materiale attivo, cinghie unendo le piastre in separatori parellel, elettroliti, e il livello sedement e il colore sono controllati per determinare il modo in cui possono essere cambiate dalla loro condizione originaria in modo tale che la capacità della cellula wold essere colpiti .

Per esempio, se i piatti erano cresciuti in modo significativo il materiale incollato attiva (PB02) a legarsi griglia potrebbero essere interessate, che aumenterebbe la resistenza delle cellule ', e quindi ridurre la sua capacità. Oppure si può osservare che c'è un eccessivo sedimento nero materiale attivo alla base della cellula - questa perdita di materiale attivo si tradurrebbe anche in un aumento della resistenza delle cellule e la perdita di capacità, mentre la corrosione della griglia e spargimento sono il modo normale per wearout la ventilazione celle al piombo, questi fenomeni possono essere notevolmente accelerato a causa di sovraccarico, il ciclismo eccessivo e funzionamento ad alta temperatura.

Durante un controllo visivo non rivela tutti i possibili problemi che possono verificarsi che influenzano la capacità delle cellule 'da eseguire, e quando il raccomandato prove di capacità di prestazioni non sono stati eseguiti periodicamente, osservato interno deterioramento componenet è l'indicazione che il test di capacità di prestazione dovrebbe essere effettuata il più presto possibile per determinare l'affidabilità della batteria.

Il tipico al piombo regolate a valvola (VRLA) multcell batteria è diversa dalla cella ventage tipica in quanto il contenitore è sigillato, impedendo le aggiunte di elettroliti e di campionamento e opaca osta ispezione visiva della componentistica interna. Questo limita poi il mantenimento della cellula ai controlli del galleggiante carica di tensione e corrente, la temperatura della batteria e periodici test di capacità di prestazione.

La batteria VRLA tipico è costituito dai componenets mostrato in figura capitale 1. Capitale figura 2 presenta un circuito equivalente della cella capitale VRLA con le griglie piatto e materiale attivo, in parallelo cinghia e piastra elettrolitica contribuendo circa l'80% della resistenza totale della batteria. Qualsiasi modifica di tali componenets, come griglia di corrosione, la perdita di materiale attivo, cinghia o aderenza alla corrosione cinghia, o l'essiccazione della fornitura limitata di elettrolita si rifletterà in un aumento della resistenza della batteria. Mentre delle tecniche di di scaricare la batteria a velocità diverse per determinare la resistenza esistono, non sono né conveniente o pratico per eseguire in un ambiente operativo.

Pur non essendo un requisito del programma di manutenzione periodica, impedenza della batteria e le tecniche di testing conduttanza sono state sviluppate nel tentativo di determinare la condizione dei componenti interni e servire come strumento di risoluzione dei problemi e delle tendenze.

Utilizzando tecniche di test AC l'impedenza (o conduttanza) della batteria può essere determinato senza scarico risultante della batteria e poca o nessuna interruzione del servizio che fornisce. L'impedenza è in realtà la resistenza della cellula al flusso di corrente alternata presentata dalla resistenza (R) e reattanza induttiva e capacitiva (Xc e XL rispettivamente) dei componenti interni. L'impedenza della cella è dipendente dalla frequenza ei risultati un po 'diverso si ottengono a seconda delle apparecchiature di prova e la frequenza corrente di prova utilizzato. Tuttavia l'impedenza può essere generalmente espresso come:

z = v R2 + (XL + XC) 2

Equazione 1 Dove: z = impedenza in ohm ~ R = resistenza DC in ohm XL = reattanza induttiva (2 7r fL) in ohm reattanza capacitiva Xc = (1 / 2 7r fC) in ohm

Il valore assoluto della impedenza AC della cellula può essere determinato semplicemente forzando una CA specificato corrente attraverso la batteria e misura la tensione alternata sviluppato attraverso i terminali. L'impedenza è quindi calcolato come:

E z = Equazione 2

L'iniezione di corrente di prova attraverso la cella in prova può essere realizzato con un circuito simile a quello della Figura 3 La guida corrente alternata è sviluppato presso l'avvolgimento secondario del trasformatore e regolato al livello specificato (es. 10 ampere) e viene poi accoppiato capacitivamente alla batteria in prova dal condensatore C1. La tensione alternata poi sviluppato attraverso ogni pila o batteria nella stringa (E = I x Z) è misurata e l'impedenza è calcolata secondo l'equazione 2.

Dal momento che l'ampiezza della corrente di prova e la frequenza è la stessa per ogni cella e batteria nella stringa ogni volta che viene eseguito il test, l'impedenza calcolati per ogni cella e batteria può essere usato per confrontare pile e le batterie all'interno della stringa e per i cambiamenti in un periodo di tempo.

Tipicamente le cellule e le batterie VRLA avranno tutti un'impedenza di + / -20% della media quando nuovi. Questa gamma ridurrà come le cellule / batterie di continuare nel servizio flottante e il ciclo di ricombinazione dell'ossigeno stabilizza e pareggia tra le cellule. Come l'età delle cellule misurata l'impedenza media aumenterà gradualmente indicando un progressivo deterioramento dei componenti cellulare interna (placche e cinghie di collegamento) e / o essiccazione di elettrolita. Nel caso in una cella breve, la sua impedenza sarebbe inizialmente declino drammatico. Tuttavia, come la cellula dimesso a causa della breve, l'elettrolita si consuma acqua producendo e solfato di piombo che causa poi l'impedenza della cella di origine ad un valore molto elevato che si avvicina di corto circuito stesso. Naturalmente, un sistema open si tradurrebbe in un notevole aumento di impedenza.

L'ammissione è il reciproco di impedenza (1 / 2) e la conduttanza è il reciproco della parte reale e parte resistiva dell'impedenza (1 / R). Il test di conduttanza in effetti è simile al test di impedenza però, nel test di conduttanza della tensione indicata AC è capacitivo accoppiato alla cella di prova o la batteria e la conseguente corrente alternata che fluisce attraverso l'unità in prova è misurato. La conduttanza (C) viene quindi calcolato come 1 / (E / I) o semplicemente C = I / E. La caratteristica unica di alcuni tester popolare conduttanza attuale è la capacità di ignorare la reattanza induttiva e capacitiva della cella o batteria e misurare direttamente solo i componenti resistivi effetto.

Risultati di misura della conduttanza in mho possono essere utilizzati nello stesso modo come valori di impedenza in ohm per risolvere una batteria e tendenza condizioni dell'unità per un periodo di tempo.

Il modo in cui la cellula e l'impedenza della batteria, conduttanza e capacità può variare con l'età si nota in figura 4. Se una cellula o di impedenza della batteria o la conduttanza dovrebbe variare più del 25% del valore da quando era nuovo, la batteria dovrebbe essere ulteriormente valutati per determinare la causa. Questa valutazione deve includere una prova di capacità di prestazione.

E 'importante riconoscere che né l'impedenza o prova conduttanza è in grado di sostituire l'attuale prova di capacità di prestazione in quanto non sono in grado di fornire una chiara indicazione di tutti i potenziali problemi che può causare una batteria a fallire. Tuttavia, essi possono fornire informazioni di avviso al tecnico la necessità di ulteriori indagini di alcune cellule potenzialmente problematici.

La tabella 1 fornisce i valori tipici di impedenza e conduttanza di Johnson Controls prodotti batteria VRLA, misurata con l'AVO-Biddle unità BITE e la Mdl Midtronics. 5000 tester conduttanza rispettivamente. I valori sono tipici e il valore effettivo misurato su una nuova batteria individuo può variare + / -20% rispetto al valore indicato. Inoltre, i valori misurati variano da quello della tabella con il tipo e il modello di apparecchiatura di prova utilizzati. Il significato dei valori misurati non sta tanto nel valore specifico, ma come cambia il valore dal suo valore originale in un periodo di tempo.

Batteria Impedenza e ripple della tensione AC

Di solito, raddrizzatori di comunicazione sono altamente filtrate e c'è ben poco ripple della tensione alternata impresso la batteria collegata. Tuttavia, sottostazioni e UPS caricabatteria di solito imprimere una significativa ripple della tensione alternata sulla batteria collegata provocando una corrente alternata misurabile alla corrente di fluire attraverso la batteria. Se tutte le cellule avevano impedenza identici, questo ripple della tensione alternata sarebbe equamente suddiviso tra le cellule. Tuttavia, poiché i flussi stessa presa di corrente attraverso tutte le cellule, quelle cellule con maggiore impedenza esporrà una tensione maggiore AC attraverso i terminali (E = I x Z) mentre quelle con minore impedenza esporrà una tensione più bassa alternata. Mentre la corrente alternata può essere misurato e l'impedenza calcolato come:

z = Ell

per la risoluzione dei problemi le tensioni misurate AC per batteria possono essere confrontati direttamente e trattate come se fossero misure di impedenza in quanto la stessa corrente attraverso tutte le unità. Figura 5 indica come le letture possono essere interpretati.

I valori calcolati di impedenza, che utilizza questo metodo non sarà la stessa di quella derivata utilizzando apparecchiature commerciali test, in quanto la frequenza del ripple di corrente alternata è diverso e può anche variare di volta in volta. Inoltre, il valore della tensione alternata misurata per batteria può variare in tempi diversi a causa della variazione della ampiezza del ripple della tensione alternata attraverso la stringa totale. Tuttavia, con questi vincoli in mente, questa tecnica può ancora fornire un prezioso strumento di risoluzione dei problemi.

Batteria Impedenza Conduttanza e VS. Temperatura

E 'importante che quando l'impedenza della batteria o misure di conduttanza sono prese che la temperatura della batteria è misurata e registrata. Come evidenziato nella Figura 6, i valori sono solo moderatamente colpite sopra 77 ° F invece, a temperature più fredde l'impedenza della batteria è notevolmente aumentato. Quando si confrontano i valori ottenuti in un periodo di tempo i valori devono essere normalizzati per la temperatura di ottenere risultati comparabili.