ПРИБОР ДЛЯ ЭКСПРЕСС ДИАГНОСТИКИ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ ДЛЯ ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

Изобретение относится к области измерительной техники, а также нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.
В данной работе рассмотрены вопросы экс-пресс диагностики AGM аккумуляторов, которые широко используются при построении фотоэлектрической энергетической установки.
Предложено устройство оценки реальной энергоемкости аккумуляторов по пульсациям напряжения на его зажимах при импульсной токовой нагрузки. Экспериментально определена связь реальной энергоемкости с пульсациями на зажимах аккумулятора при импульсной токовой нагрузке. Даны рекомендации по расширению области применения рассмотренного тестера аккумуляторных батарей.

Изобретение относится к области измерительной техники, а также нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.
В данной работе рассмотрены вопросы экспресс диагностики AGM аккумуляторов, которые широко используются при построении фотоэлектрической энергетической установки.
Известен аналог данного прибора, который состоит из аккумулятора, регулятора тока, ампер-метра, вольтметра и измерителя времени. Это является гостовским методом определения [1]. Здесь осуществляется измерение ёмкости аккумулятора прямым методом. Этот метод хороший, но процесс измерения очень долгий.
Известен ближайший аналог предлагаемого прибора, который описан в проспекте и техническом описании прибора mega-001[2]. Прибор даёт зондирующие импульсы вне зависимости от типа и энергоемкости аккумулятора анонсируемых заводоизготовителем, зондирующие импульсы тока равны 13.И.=60 мА и состоит из:
1.генератора зондирующих импульсов тока.
2.четырехзажимной системы индикаторного блока.
3 .индикаторно-измерительного блока.
4.аккумулятора.
Целью изобретения является создание прибора для быстрой диагностики свинцово-кислотных аккумуляторов для гелиоэнергетических установок
Основным параметром характеризующем качество АБ является её энергоемкость С, которая стандартно выражается в А*ч. Энергоемкость С АБ влияет на эффективность работы фотоэлектрической энергетической установки.
Существует анонсированная энергоемкость С, даваемая заводом-изготовителем, которая определяется по критерию I20 (разряд АБ током I20= С/20, tpa3=20 час). Для определения реальной энергоемкости CR АБ измеряется время разряда tpap до допустимого уровня напряжения разряда (Upaз) АБ.
Реальная энергоемкость CR= Ipаз.* tpaз АБ может отличаться от анонсированной. Так, например, реальная энергоемкость CR существенно зависит от времени эксплуатации АБ.
Внутреннее сопротивление аккумулятора, характеризующие потери в самой АБ для каждого типа, однозначно связано с реальной энергоемкостью CR [3]. Используя этот факт, можно проводить экспресс-диагностику АБ, контролируя ее внутреннее сопротивление.
При длительной эксплуатации АБ происходит необратимая сульфитация пластин и обеднение электролита, при этом возрастает внутреннее сопротивление даже у свежезаряженного аккумулятора. При истощении заряда у новой АБ также происходит увеличение внутреннего сопротивления (обратимый процесс). Поэтому контроль внутреннего сопротивления позволяет оценить не только реальную энергоемкость CR, но и оценить степень заряженности АБ.
Здесь предложен метод, позволяющий коcвенно оценить внутреннее сопротивление аккумулятора.
Если свежезаряженный аккумулятор находит-ся в режиме холостого хода, то напряжение на нем составляет 12,7 В, а при подключении нагрузки (например Iн.=I10 где I10=С/10) напряжение на зажимах АБ уменьшается. Если подавать периодически импульсный ток нагрузки прямоугольной формы, с достаточно низкой частотой, порядка 10 Гц, то станут заметны пульсации напряжения на клеммах АБ. Чем выше внутреннее сопротивление аккумулятора, тем больше будет при этом уровень пульсаций напряжения на клеммах АБ.
Таким образом, на основе однозначной взаимосвязи для однотипных аккумуляторов между энергоемкостью, внутренним сопротивлением и амплитудой пульсации напряжения на клеммах АБ, был разработан данный диагностический прибор для контроля АБ, структурная схема (фигура 1) которого состоит из генератора зондирующих импульсов тока (1), четырехзажимной системы индикаторного блока (2), индикаторно-измерительного блока (3), аккумуляторной батареи (4). Здесь добавлен программатор зондирующих импульсов тока (5), устанавливающий ток зондирующих импульсов равному номинальному рабочему току исследуемого аккумулятора.
Для аккумуляторов разной анонсируемой энергоемкостью выбирается режим нагрузки Iн.=I10=С/10. Это позволяет существенно уменьшить ток зондирующих импульсов и расширяет возможности тестирования аккумуляторов с различной анонсированной емкостью. Для оценки энергоемкости исследуемого аккумулятора достаточно времени измерения порядка 10 секунд. При этом практически не происходит разряд АБ .
Была экспериментально проверена взаимосвязь между реальной энергоемкостью CR АБ и уровнем пульсации на клеммах аккумуляторов при импульсной нагрузке прямоугольными импульсами тока равными I10=С/10. Частота импульсов тока 10 Гц, скважность импульсов - 2. Исследованию были подвергнуты 3 однотипных АБ с анонсированной энергоемкостью С=7,2 А*ч: первый аккумулятор производство КНР (новый); второй аккумулятор производство КНР (бывший в непрерывной эксплуатации в течении 4х месяцев при номинальных зарядных и разрядных токах); третий аккумулятор производства США, находившейся в непрерывной эксплуатации в течении 1 месяца при номинальных зарядных и разрядных токах.
Была экспериментально определена реальная энергоемкость CR АБ прямым методом для всех 3х исследуемых аккумуляторов при токе разряда I5=С/5=1,4А. Разрядные характеристики для указанных 3х аккумуляторов приведены на графике 1.
АБ1 - новый аккумулятор, производство КНР. АБ2 - производство КНР, (бывший в эксплуатации 4 месяца при токе заряда-разряда I10). АБЗ -

производство США (бывший в эксплуатации 1 месяц при токе заряда и разряда I10).
Время полного разряда tраз определялась по достижению напряжения на аккумуляторах Upaз=10B. По полученным разрядным характеристикам реальная энергоемкость: первой АБ составила CRl=4,2 А*ч; у второй -CR2=2,8 А*ч; у третей - CR3=4,8 А*ч.
Перед измерением разрядных характеристик были проведены измерения пульсаций напряжения
у свежезаряженных аккумуляторов. Зависимость пульсаций напряжения на клеммах свежезаряженных АБ от реальной энергоемкости CR показана на графике 2.
Эксперимент подтвердил однозначную взаимосвязь между напряжением пульсации на зажимах АБ и реальной энергоемкостью CR.
В ходе эксперимента разработанный прибор показал надежность оценки энергоемкости АБ.

1. Аккумуляторы свинцовые стационарные. Общие технические условия ГОСТ 26881-86. www.normativinfo.ru
2.Проспект и техническое описание mega-001. www.megaron.su
З.Варыпаев В.П., Дасоян М.А., Никольский В.А. Химические источники тока. Под редак-
цией В.Н. Варыпаева - М.Высшая школа, 1990г., 240 стр.