Testování bateriových systémů

Záložní bateriové systémy hrají rozhodující roli při udržování základní funkcionality v případě výpadku elektřiny.

Zařízení jako datová centra, nemocnice, letiště, distributoři plynu, vody, elektřiny i železnice nemohou pracovat bez 100% dodávky elektrické energie.

I standardní komerční a výrobní závody je nutno v mnoha případech vybavit záložními subsystémy pro zajištění nouzového provozu, alarmů, řízení nouzového osvětlení, čerpání vody, páry i požární systémy.
 
Ačkoli většina použitých baterií v moderních systémech UPS jsou „Bezúdržbové“ jsou stále náchylné k poškození korozí, vnitřní zkraty, sulfatace, vysoušení a selhání těsnosti. Tento článek popisuje osvědčené postupy jak udržování vlastnosti „Bateriových bank“ v optimálním stavu, tak aby v případě výpadku byly vždy připraveny.
 

Dva hlavní ukazatele zdraví baterie

Vnitřní odpor je životnostní test, nikoli test kapacity. Odpor baterie se mění v čase jen velmi málo až do okamžiku, kdy se blíží konce života. V tu chvíli se vnitřní odpor zvyšuje a kapacita baterie klesá. Měření a sledování této hodnoty pomáhá identifikovat okamžik kdy je třeba baterii vyměnit.

Pokud je baterie v provozu, použijeme specializovaný tester baterií navržený k měření odporu baterie. Odečtěte úbytek napětí na zátěžovém proudu (vodivost) nebo AC impedanci. Oba výsledky budou ohmické hodnoty.

Jediné měření odporu má však malou vypovídací hodnotu bez kontextu neznamená téměř nic. Doporučená praxe vyžaduje měření odporu v průběhu měsíců a roků, Po každém měření porovnáme naměřené hodnoty s předchozími k vytvoření základní časové řady.

Druhý: Testování vybití

Testování vybíjení je dokonalým způsobem, jak zjistit skutečnou dostupnou kapacitu baterie, ale může být složité takový test provést. Při testování vybíjení je baterie připojena k zátěži a vybíjena po stanovenou dobu. Během této zkušební periody je proud regulován a je odebírán konstantní známý proud, zatímco je periodicky měřeno napětí.

Z podrobností o změně vybíjecího proudu ve specifikované časové periodě lze vypočítat kapacitu baterie v ampér-hodinách a porovnat ji se specifikací výrobce. Například 12V baterie s kapacitou 100 ampér-hodin může vyžadovat vybíjecí proud 12 A po dobu osmi hodin. Tato 12V baterie by byla považována za vybitou, když konečné napětí je 10,5V.

Baterie během zkoušky vybití a bezprostředně po ní nemohou dodávat kritický proud. Proto je potřeba přenést kritická zatížení do jiné skupiny baterií až do doby, kdy je test dokončen, a poté vše vrátit zpět. Kromě toho, před provedením zkoušky připravte chladicí systém tak, aby kompenzoval nárůst okolní teploty. Při vybití velkých baterií dochází k uvolnění značného množství energie, která je vyzářena jako teplo.

Klíčové ukazatele selhání baterie

Zdravé baterie by si měly udržovat kapacitu nad 90% kapacity udávané výrobce. Většina výrobců doporučuje baterii vyměnit, pokud kapacita klesne pod 80 %.

Při provádění testů na baterie je důležité sledovat tyto indikátory selhání:

  • Pokles kapacity o více než 10 % ve srovnání se základní hodnotou nebo předchozím měřením.

  • O 20 % nebo větší nárůst odporu ve srovnání s výchozím stavem nebo předchozím měřením.

  • Trvale vysoké teploty ve srovnání s výchozími hodnotami a údaji výrobce.

Jak provádět standardní testy baterií

Před provedením následujících zkoušek je důležité se ujistit, že používáte správné osobní ochranné prostředky (OOP).

Změny napětí
  1. Je třeba v intervalu jednoho měsíce měřit napětí jednotlivých článků nebo celého řetězce pomocí digitálního multimetru nebo např. analyzátorů baterií, jako jsou analyzátory baterií řady Fluke 500, o kterém se zmíníme dále.

Výstup nabíječky
  1. Kontrolujte pravidelně měsíčně výstupní napětí nabíječky na výstupních svorkách nabíječky.

  2. Kontrolujte pravidelně měsíčně výstupní proud nabíječky vhodným stejnosměrný klešťovým ampérmetrem i když nabíječka má vlastní měření výstupního proudu.

Stejnosměrný proud
  1. Pravidelně měsíčně porovnávejte hodnoty protékajícího proudu s hodnotami udávanými výrobce.

  2. Pro měření použijte vhodný stejnosměrný klešťový ampérmetr. Nevěřte hodnotám na panelu nemusí být správné – přístroj může být v poruše.

Vnitřní ohmické hodnoty
  1. Kontrola ohmického odporu článků.

  2. Kontrola ohmického odporu propojení baterií.

Všechna popsaná měření a kontroly lze snadno provádět analyzátory baterii řady Fluke BT 500, které byly vyvinuty na základě diskusí a potřebu pracovníků údržby. Analyzátory baterií Fluke řady BT5XX (obr.1) navzájem se liší vybavením funkcemi a sadou příslušenství.

obr 1

Analyzátory Fluke BT510 jsou základní verzí řady a v průběhu testování vnitřního odporu také měří napětí testované baterie. V režimu vybíjení baterie umožňují během testování vybíjení nebo zátěže shromažďovat data o napětí všech baterií v uživatelem zadaných intervalech. Uživatelé mohou tak vypočítat dobu, za kterou se napětí baterie sníží natolik, že dojde k vypnutí napájeného zařízení, a použít tento čas k určení ztráty kapacity baterie.

Testery Fluke BT 510 měří i nežádoucí zbytkové složky střídavého napětí usměrněného napětí v obvodech pro stejnosměrné nabíjení a v měničích. Umožňuje tak ověřit velikost střídavého složky napětí v obvodech nabíjení a identifikovat tak jednu z hlavních příčin opotřebení baterií. Analyzátory jsou vybaveny dvěma režimy – režimem testování a sekvenčním režimem – Režim měření slouží k rychlému testování nebo řešení problémů. V tomto režimu můžete uložit a načíst naměřené hodnoty v posloupnosti měření nebo v časové posloupnosti. Sekvenční režim se používá při provádění údržby ve více systémech napájení a sadách baterií. Před zahájením úlohy údržby může uživatel konfigurovat profil úlohy pro účely správy dat a vytvoření protokolu.

Pro rychlou indikaci problému jsou přístroje BP 510 vybavenu možností nastavení prahových hodnot a výstrahou – Uživatel může konfigurovat až 10 sad prahových hodnot a po každém měření mít k dispozici indikaci vyhovuje/nevyhovuje/varování. 

Další funkcí je test odporu propojení článků a správa dat – Měří se odpor propojení článků mezi bateriemi v řetězci. Po dokončení měření lze s využitím software pro správu baterií Fluke vytvořit zprávu s informacemi o odporu propojení pro řetězec baterií nebo zobrazit historii dat v čase.

Pro usnadnění práce slouží funkce „Automatické přidržení“ (AutoHold) – Pokud je zapnuta tato funkce, tak po připojení měřicích hrotů přistroj měří a čeká, jakmile je hodnota stabilní po dobu 1 sekundy je naměřená hodnota přidržena a zobrazena po zahájení nového měření Přistroj taku zobrazuje jen stabilní hodnoty. Pokud je aktivována další funkce přístroje – Automatické uložení (AutoSave) – jsou hodnoty zobrazené po AutoHold automaticky uložený do paměti přístroje.

Pro správu naměřených dat a vytváření protokolů je s Analyzátory Fluke BT 5XX dodáván Software pro správu baterií Fluke – lze tak snadno importovat data z přístroje do počítače. Naměřené údaje a informace z profilu baterií jsou uloženy a archivovány a mohou tak být použity pro účely porovnání, přepnutí výsledků naměřených hodnot mezi vodivostí a odporem a analýzu trendů. Rychlý náhled uložených měření, správa profilů, vytváření histogramů sady baterií s uživatelem definovanými prahy, zobrazovat historická data o trendech baterií i o změnách při několikanásobném vybíjení.

Všechny naměřené údaje, profil baterií a analytické informace lze využít k jednoduchému vytváření protokolů.

  • Samozřejmě lze pomocí SW provádět upgrade firmwaru analyzátoru baterií.

  • Nicméně před stažením do software lze všechny naměřené a automaticky zachycené hodnoty zkontrolovat přímo na místě měření v přístroji. 

  • Přístroje řady Fluke BT5XX, jak bylo již uvedeno, díky rychlému a asistovanému nastavení vždy zachycují správná data.

Verze analyzátoru Fluke BT520, na rozdíl od základní verze BT 510 je určena pro měření baterií v rozváděčích a obtížně dostupných místech. Proto její příslušenství je rozšířeno o sadu interaktivních měřicích sond BTL20 (obr. 2) s krátkými i dlouhými nástavci sond a vestavěným displejem LCD a reproduktorem pro vizuální a zvukovou signalizaci.

obr 2

Nejvyšší verze analyzátorů baterií Fluke BT521 umožňuje všechny výše popsané funkce, a navíc měří teplotu a je vybavena bezdrátovou komunikací. Inteligentní měřicí sondy BTL21 (obr.3) s krátkými i dlouhými nástavci sond a vestavěným displejem LCD a reproduktorem pro vizuální a zvukovou signalizaci jsou navíc vybaveny vestavěným infračerveným teploměrem k měření teploty na záporném pólu baterie během testování.

obr 3

Fluke BT521 nabízí bezdrátovou komunikaci pro stahování dat a vzdálené zobrazení při měření pomocí speciální aplikace Fluke Battery Analyzer. Mobilní aplikaci Fluke Battery Analyzer pro Chytré telefony nebo tablety umožňuje procházet profily, kontrolovat data testovacích sekvencí nebo poslat. Přístroj je kompatibilní se systémem Connect (obr.4), který Fluke používá na všech ručních přístrojích počínaje multimetry přes teploměry měřiče vibrací až po termovizní kamery.

obr 4

  • Výdrž baterií – 7,4V, 3000mAh lithium-iontová baterie pro více než osmihodinový nepřetržitý provoz.

  • Port USB – Pro rychlé stažení dat do dodávaného softwaru pro analýzu dat a správu hlášení.

  • Nejvyšší bezpečnostní kategorie v oboru – CAT III 600 V, 1000 V ss max. pro bezpečné měření u zařízení s bateriovým napájením.

Pokud máte k tématu další dotazy a nebo By Vás některý z přístrojů zaujal a máte o něj zájem. Pak nás neváhejte kontaktovat. Například prostřednictvím formuláře níže.

Dotaz na další podrobnosti

Položky označené hvězdičkou (*) jsou povinné.

*Vaše údaje zpracováváme na základě oprávněného zájmu, dle našich zásad o ochraně osobních údajů.

Váš dotaz bude odeslán naším specialistům. Brzo se Vám ozveme.

Ing. Jaroslav Smetana
Telefon: +420 241 762 724