УСТРОЙСТВО РАЗРЯДНО-ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Полезная модель относится к устройствам для испытания электрических характеристик аккумуляторов или электрических батарей, а именно к устройствам для проведения испытаний на емкость свинцово-кислотных аккумуляторных батарей и может найти применение в системах гарантированного электропитания объектов энергетики, телекоммуникаций и связи, промышленного и медицинского оборудования и прочих объектов, для которых необходимо бесперебойное обеспечение электроэнергией в случае отключения внешнего электроснабжения. В процессе испытания на емкость (разряда) аккумуляторных батарей производятся измерения параметров: ток разряда, напряжение и время разряда.
Из существующего уровня техники известны следующие устройства для проведения разряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей:
1. Устройство разрядное УР-120, УР-200, производитель ООО «Завод Конвертор», Россия.
2. Измерители параметров аккумуляторных батарей TORKEL 820, TORKEL 840, TORKEL 860, производитель фирма «Megger Sweden АВ», Швеция.
3. Измерители параметров аккумуляторных батарей BTS 100, BTS 200, производитель фирма «I.S.A. S.r.l.», Италия.
Изделия выпускаются в металлических корпусах, предназначены для стационарного использования в производственных или иных помещениях и отличаются друг от друга техническими характеристиками, функциональными возможностями и программным обеспечением.
Из электротехники известно, что емкость аккумулятора (аккумуляторной батареи) - это электрический заряд, который аккумулятор (аккумуляторная батарея) может отдать в установленном режиме разряда.
В Международной системе СИ обозначение электрического заряда или количество электричества установлено в кулонах (1 К=1 А⋅ч), но на практике емкость обозначают главным образом в ампер-часах (А⋅ч).
Исходя из физического смысла, 1 ампер-час - это электрический заряд, который проходит через поперечное сечение проводника в течение одного часа при наличии в нем тока силой в 1 ампер.
Емкость аккумулятора вычисляют по формуле:
где С - емкость аккумулятора (аккумуляторной батареи), А⋅ч;
раз
I - ток разряда, А;
t - продолжительность (режим) разряда, ч.
В вышеуказанных устройствах УР, TORKEL, BTS формула расчета емкости аккумулятора (аккумуляторной батареи) (1) принята за основу для настройки режима разряда аккумуляторных батарей, т.е. для работы устройства необходимо установить следующие параметры:
ток разряда;
продолжительность (режим) разряда;
ограничения по напряжению или/и емкости аккумуляторной батареи вводятся в целях предотвращения выхода из строя аккумулятора (аккумуляторной батареи).
Настраиваемые пользователем параметры для запуска режима разряда приведены в таблице 1.
Вышеуказанные устройства разрядно-диагностические предполагают достаточно высокий уровень квалификации обслуживающего персонала и наличие на объекте необходимой документации на аккумуляторные батареи.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается гарантированное соблюдение режимов разряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в соответствии с ГОСТ, контроль температуры аккумуляторной батареи в целях предотвращение разрушения аккумуляторов, обеспечение обоснованного вывода из эксплуатации аккумуляторных батарей, а также упрощение работы с разрядно-диагностическим устройством.
Технический результат заключается в решении поставленной задачи.
Технический результат достигается тем, что в устройстве разрядно-диагностическом аккумуляторных батарей, состоящем из корпуса, расположенных внутри корпуса блока мониторинга, блока питания собственных нужд, блока сопряжения, блока обработки данных, блока управления и расположенных на корпусе клавиатуры управления устройством, дисплея, разъемов для подлючения силовых проводов, разъема для подключения системы мониторинга, разъемов для подключения групп аккумуляторных батарей, фактическая емкость, расчитываемая устройством, определяется по формуле:
ф
u
н
С=C/(1+α(Т-Т)),
u
где C - измеренная емкость при начальном значении температуры аккумуляторной батареи,
Т - температура аккумуляторной батареи, измеренная в начале разряда,
н
Т - нормальная температура аккумуляторной батареи,
α - температурный коэффициент, и устройство содержит датчик температуры, подключаемый к корпусу посредством разъема, установленного в корпусе.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства разрядно-диагностического аккумуляторных батарей, на фиг. 2 - устройство разрядно-диагностическое аккумуляторных батарей, на фиг. 3 - таблица выбора параметров аккумуляторных батарей, предоставляемая производителем, на фиг. 4 - разрядные таблицы ГОСТ, фиг. 5 - внешний вид аккумулятора.
Устройство разрядно-диагностическое аккумуляторных батарей состоит из (см фиг. 1) корпуса 1, внутри которого расположены: блок питания собственных нужд 2, блок сопряжения 3, блок мониторинга 4, блок обработки данных 5, блок управления 6, модуль нагрузки 7, разъем для подключения системы мониторинга 8, разъем для подключения питания 9, разъем для подключения группы АКБ 10, разъем для подключения датчика температуры АКБ 11, плата управления клавиатурой 12, дисплей жидкокристаллический 13.
На корпусе 1 располагаются органы управления, индикации и коммутации (см фиг. 2):
14. Клавиатура управления.
15. Дисплей жидкокристаллический.
16. Разъем для подключения отрицательного (-) силового провода.
17. Разъем для подключения положительного (+) силового провода.
18. Разъем для подключения системы мониторинга или управления
19. Разъем для подключения внешнего датчика температуры. Устройство разрядно-диагностическое аккумуляторных батарей имеет защиту:
от импульсных перенапряжений в сети переменного тока 220 В 50 Гц;
от обратной полярности;
от короткого замыкания;
от перегрева (до 90°С).
Устройства разрядно-диагностическое аккумуляторных батарей могут быть выполнены в нескольких модификациях, различающихся рабочими напряжениями и токами нагрузки. Конструктивно устройства выполнены в металлическом корпусе 1 с ручками для переноски, степень защиты оболочки по ГОСТ 14254 - IP20.
Питание устройств осуществляется от сети переменного тока 220 В 50 Гц.
Устройства разрядно-диагностическое аккумуляторных батарей имеют встроенное программное обеспечение для обеспечения функционирования изделия, управления интерфейсом, защиты изделия и тестируемых аккумуляторных батарей. Программа устанавливается в запоминающее устройство изделия и не может быть изменена пользователем.
Алгоритм разряда аккумуляторных батарей, реализованный в программном обеспечении устройства, соответствует ГОСТ 26881-86 «Аккумуляторы свинцовые стационарные. Общие технические условия», ГОСТ Р МЭК 896-1-95 «Свинцово-кислотные стационарные батареи. Общие требования и методы испытаний. Часть 1. Открытые типы», ГОСТ Р МЭК 60896-2-99 «Свинцово-кислотные стационарные батареи. Общие требования и методы испытаний. Часть 2. Закрытые типы».
Работа предлагаемого устройства разрядно-диагностического аккумуляторных батарей осуществляется следующим образом.
Пользователь при помощи органов управления, индикации и коммутации настраивает параметры: номинальную емкость и номинальное напряжение (их значения нанесены непосредственно на корпусе аккумулятора (Фиг. 5), продолжительность разряда (выбирается из списка, предлагаемого устройством, на жидкокристаллическом дисплее 8). Затем посредством программного обеспечение устройством вычисляются параметры для запуска режима разряда. Указанные параметры приведены в таблице 2.
ф
Также посредством алгоритма, заложенного в программное обеспечение, рассчитывается фактическая емкость С - это измеренная емкость, приведенная к нормальной температуре аккумулятора 20°С, рассчитывается в соответствии с формулой, приведенной ниже (формула 2),
где
ф
н
С - фактическая емкость, - измеренная емкость, приведенная к нормальной температуре аккумуляторной батареи Т=20°С, А⋅ч,
и
С - измеренная емкость при начальном значении температуры аккумуляторной батарея, А⋅ч,
Т - температура аккумуляторной батареи, измеренная в начале разряда, °С,
н
Т - нормальная температура аккумуляторной батареи 20°С,
α - температурный коэффициент.
Устройство разрядно-диагностическое аккумуляторных батарей может работать в двух режимах: РАЗРЯД (ПАРАМЕТРЫ) и РАЗРЯД (ГОСТ).
Первый режим РАЗРЯД (ПАРАМЕТРЫ) соответствует вышеописанному алгоритму устройств-аналогов (УР, TORKEL, BTS), при котором задаются ток разряда и продолжительность (режим) разряда.
Второй режим РАЗРЯД (ГОСТ) позволяет проводить разряд на основании информации, отображаемой на аккумуляторе (Фиг. 5) и доступной для потребителя, а именно номинальная емкость и номинальное напряжение аккумулятора. Например, на Фиг. 3 указано номинальное напряжение аккумулятора 12B (12V) и номинальная емкость 20 А⋅ч (20 A⋅h).
Таким образом, в результате разряда аккумуляторной батареи (испытания на емкость) при минимальном количестве настраиваемых параметров:
10
- номинальная емкость С (А⋅ч),
ном
- номинальное напряжение U (В),
- режим разряда t (ч),
огр
- ограничение температуры Т (°С)
и
и%
ф
ф%
пользователь получает информацию о состоянии аккумуляторной батареи в абсолютных и относительных величинах при текущих значениях температуры - измеренную емкость С и С, так и фактическую емкость аккумуляторной батареи С и С, приведенную к нормальной температуре аккумуляторов 20°С.
Сила тока, напряжение и время разряда аккумуляторной батареи измеряются и выводятся на жидкокристаллическом дисплее 8 устройства в процессе разряда аккумуляторных батарей и после его остановки по условиям истечения заданной продолжительности разряда (режима разряда) или по установленным ограничениям: минимального напряжения на аккумуляторных батареях, максимальной емкости, температуры аккумуляторных батарей. По результатам разряда (измерения параметров) вычисляется фактическая емкость аккумуляторной батареи.
Полезная модель обеспечивает проведение контрольных разрядов (испытания на емкость) свинцово-кислотных аккумуляторных батарей при минимальном участии в процессе обслуживающего персонала в полном соответствии с вышеуказанными ГОСТами.
За основу приняты режимы разряда, указанные в ГОСТ 26881-86 «Аккумуляторы свинцовые стационарные. Общие технические условия». Режимы разряда свинцово-кислотных аккумуляторов (рисунок 4).
Наличие датчика температуры, позволяющего контролировать температуру аккумулятора и предотвращать его разрушение, а также производить расчет фактической емкости аккумуляторов при отклонении температуры аккумуляторов от нормальной.
Таким образом, указанный технический результат достигнут.