PROFESIONÁLNÍ TESTOVÁNÍ BATERIOVÝCH SYSTÉMŮ

Akumulační kapacita bateriových systémů pro záložní napájení nebo napájení UPS musí být pravidelně kontrolována, aby byl zajištěn bezporuchový provoz citlivých zařízení - například ve zdravotnických zařízeních. Kromě zkoušek vybíjecí kapacity, které jsou typické pro systémy UPS, lze zdravotní stav olověných akumulátorů kontrolovat i dalšími zkušebními postupy během údržby. Pro rychlé a spolehlivé zjištění případných ztrát kapacity nabízí nový tester baterií METRACELL BT PRO firmy Gossen Metrawatt komplexní spektrum testů s moderními funkcemi pro správu dat, export a vytváření protokolů.

S rozvojem digitálních sítí v oblasti stavebních technologií, procesů a výrobního průmyslu se zvyšují i požadavky na bezporuchové napájení. Systémy záložního napájení a UPS nejenže chrání kritické datové komunikační systémy, bezpečnostní zařízení, zdravotnické vybavení nebo výrobní stroje před výpadky napájení, ale také zaručují nepřetržité napájení v případě kolísání napětí způsobeného poruchami v síti.

Obtížné určení stavu

Dobré tři čtvrtiny bateriových systémů instalovaných po celém světě pro záložní napájení a napájení UPS používají olověné akumulátory (obr. 1). Ve srovnání s jinými variantami baterií, jako jsou lithium-iontové baterie, představuje tento typ úložiště pro mnoho aplikací bezpečnější a ekonomičtější řešení - jak z hlediska pořizovacích nákladů, tak nákladů na ampérhodinu. Dnes se používají především uzavřené, ventilem regulované akumulátory VRLA se zahuštěným elektrolytem. Jsou k dispozici ve verzi s olověným gelem nebo pro vysoké startovací proudy také ve verzi AGM s elektrolytem vázaným ve skelné textilii. Obě konstrukce jsou však mnohem citlivější na teplotu a podmínky nabíjení než uzavřené olověné baterie. Například baterie VRLA mají tendenci postupně vysychat v důsledku zvýšeného odplyňování, pokud jsou delší dobu nabíjeny při příliš vysokém napětí. Kromě nabíjecího napětí a frekvence vybíjení ovlivňují stav baterie i další faktory a podmínky prostředí, jako je okolní teplota a vlhkost. Životnost a stárnutí baterie proto nelze stanovit plošně. I jedna vadná jednotka sériově zapojených bloků může snížit životnost celého řetězce. Akumulační jednotky se proto musí pravidelně kontrolovat, aby se zajistilo, že v případě poruchy je uložená energie dostatečná pro připojené zátěže.

Testování kapacity při zatížení

Pro přesné určení stavu baterií je nezbytné provést kompletní test kapacity až po konečné vybíjecí napětí. Test lze provést buď připojením externí zátěže s přednastaveným vybíjecím proudem, nebo aktivním spínáním elektrických zátěží a jejich napájením přes UPS. U druhé varianty lze vybíjecí kapacitu baterií určit na základě skutečných hodnot spotřeby. Nový tester baterií METRACELL BT PRO (obr. 2) od společnosti Gossen Metrawatt, určený pro maximální celkové napětí 600 V DC, umožňuje také intervalové testy pro měření napěťových a proudových charakteristik v definovaných intervalech při aktivním zatížení. Tímto způsobem lze stanovit kapacitu v reálných podmínkách s přesnou dokumentací křivky napětí. Během testovacího procesu se automaticky zaznamená až 300 000 datových záznamů, které jsou vyhodnoceny prostřednictvím dodaného softwaru pro správu.

Jako další funkce je v přístroji integrován test napětí jednotlivých bloků až do 24 V DC během procesu nabíjení nebo vybíjení. Tento postup měření umožňuje identifikovat dříve zjištěné ztráty kapacity a poklesy napětí na úrovni bloků, například kontrolou, které bloky vykazují podezřelé chování napětí v průběhu nabíjení baterie po provedení testu vybíjecí kapacity. Zkouška blokového napětí vyžaduje alespoň dvě série měření - na začátku a na konci nabíjení nebo vybíjení a ideálně také v průběhu procesu. Uložené naměřené hodnoty lze zpracovat do zkušebních protokolů s grafickým a srovnávacím zobrazením naměřených hodnot pouhým kliknutím myši.

Postup měření v udržovacím režimu

Mezi pravidelnými testy vybíjecí kapacity lze stav baterie kontrolovat také bez dlouhého vybíjení článků měřením elektrického a elektrochemického odporu. Protože se vodivost baterie stárnutím snižuje, například v důsledku koroze a sulfatace olověných elektrod, znamená zvýšený vnitřní odpor sníženou kapacitu nabíjení a vybíjení. Předpokladem pro platné měření odporu je stanovení počáteční hodnoty, pokud možno při uvedení bateriového úložiště do provozu. Na základě této referenční hodnoty lze při následných testech určit stupeň stárnutí baterie, a to jak v průběhu času, tak při aktuálním porovnání propojených bloků baterie.

V praxi se ukázalo, že změny odporu o 30 % a více oproti původní hodnotě mohou indikovat vadné bloky. Kromě referenčního měření vyžaduje stanovení vnitřního odporu velmi přesné měření, protože odchylky se pohybují v řádu miliohmů. Pro čtyřvodičové měření, které je k tomuto účelu nutné, jsou zapotřebí speciální Kelvinovy sondy, které společnost Gossen Metrawatt standardně dodává s testerem. Ostré měřicí hroty se zlatým povlakem lze přiložit k pólům bateriového článku s velkou přesností. Volitelné propojení s infračerveným teplotním čidlem umožňuje zaznamenávat teploty bloků a zjišťovat tak teplotní výkyvy nebo horká místa. Naměřené hodnoty vnitřního odporu a teploty se automaticky přiřadí k příslušné sadě testovacích dat a uloží se.