Главная
АИ #26 (156)
Статьи журнала АИ #26 (156)
Полный контроль системы мониторинга аккумуляторных батарей

Полный контроль системы мониторинга аккумуляторных батарей

Автор(-ы):

Николаев Тимофей Андреевич

24 июня 2023

Секция

Технические науки

Ключевые слова

аккумуляторная батарея
виды АБ
повышение ресурса

Аннотация статьи

В статье рассмотрены методы полного контроля системы мониторинга аккумуляторных батарей.

Текст статьи

Системы мониторинга импульсов и управления батареями предназначены для непрерывного контроля всех вышеупомянутых параметров и защиты групп батарей от возможных помех с помощью блока мониторинга, подключенного к каждой батарее [1].

  1. Постоянный контроль температуры (при помощи чувствительных элементов на датчиках).
  2. Постоянный контроль напряжения (также при помощи датчиков).
  3. Компенсирующие элементы.
  4. Постоянный мониторинг текущего состояния и работоспособности аккумуляторов.
  5. Мониторинг и расчет текущего значения емкости.

Постоянный контроль температуры

Температура аккумулятора является одним из наиболее важных параметров, при нарушении температурных параметров датчик передаёт предупредительный, а следом и аварийный сигнал на щит управления. Для каждой батареи в системе управления батареями установлен 1 датчик температуры, но для разрабатываемой установки одного датчика мало, т.к. по плану будет 122 аккумуляторных элемента, поэтому целесообразно использовать по 4 термодатчика. Система позволяет устанавливать аварийный сигнал при достижении первого заданного значения температуры и отключать аккумулятор при достижении критического уровня температуры. Кроме того, информация о температуре аккумулятора используется для компенсации температуры заряда.

Постоянный контроль напряжения

Блок контроля заряда аккумулятора подключен непосредственно к клеммам питания аккумулятора и непрерывно передает уровень напряжения на главный контроллер ИБП. Вы можете установить пороговые значения критического напряжения для каждой батареи, чтобы подавать сигналы тревоги или отключать батареи.

Мониторинг текущего состояния и работоспособности аккумуляторов

По истечении срока службы внутреннее сопротивление батареи увеличивается. Измерение общего сопротивления аккумулятора чрезвычайно эффективно для определения состояния аккумулятора и дает точные результаты. Если сопротивление аккумулятора увеличивается на 30%, рекомендуется заменить аккумулятор. Система импульсного контроля заряда аккумулятора регулярно измеряет сопротивление аккумуляторов и сравнивает его с эталонным значением. Если сопротивление превышает установленные пределы, выдается соответствующий информационный сигнал о том, что аккумулятор необходимо заменить [2].

Мониторинг и расчет текущего значения емкости

Уровень заряда аккумулятора – это индикатор, показывающий, как долго аккумуляторная система может обеспечивать автономную работу при критической нагрузке. Вам необходимо знать текущую емкость аккумулятора в процентах от количества новых аккумуляторов, чтобы иметь возможность правильно спланировать. Система управления аккумулятором рассчитывает текущую емкость и заряд, а также информирует пользователя о доступном сроке службы аккумулятора при критической нагрузке.

Мониторинг распределения питания между параллельными линиями батарей

Токи, протекающие по параллельным линиям батареи, контролируются датчиками тока, установленными в цепи каждой линии. При обнаружении дисбаланса питания система выдает предупреждающие сообщения. Правильное планирование необходимо для определения текущей емкости аккумулятора (в процентах от количества новых аккумуляторов). Система управления аккумулятором рассчитывает текущую емкость и заряд, а также информирует пользователя о доступном сроке службы аккумулятора при критической нагрузке [3].

Технические предложения по повышению ресурса аккумуляторных батарей

Для увеличения срока службы и нормальной работы аккумулятора необходимо усовершенствовать устройство зарядки и выпрямления, чтобы аккумулятор можно было заряжать переменным током, чтобы уменьшить сульфатацию пластин. Кроме того, необходимо улучшить качество выпрямителя – обеспечить его стабильность и устранить пульсации.

В качестве термодатчиков целесообразно использовать термисторы с отрицательным температурным коэффициентом, поскольку они обладают высокой чувствительностью, компактны и дешевы, которое принимает два аналоговых сигнала и выдаёт один, но более высокого уровня (точности).

Рис. 1. Схема модуля из 4 термодатчиков

На рис. 1 изображена схема, состоящая из четырёх термодатчиков. Как можно заметить из схемы – присутствуют четыре идентичных блока (термодатчик + резистор).

Рис. 2. Схема с оптронами и реле

Помимо рассмотренной схемы контроля температуры, нужно обеспечить следующее:

  1. Контроль уровня электролита на каждом аккумуляторе (устанавливается датчик, измеряющий уровень электролита, при превышении нормативных значений – проходит сигнал на щит управления и срабатывает реле защиты.
  2. Своевременное обнаружение короткого замыкания аккумулятора.

Контроль уровня электролита

Для решения этой проблемы на подстанциях могут использоваться оптические датчики уровня. Поскольку корпус аккумулятора прозрачный, световой луч, проходящий под углом в жидкой среде и в воздухе, будет иметь разное давление. Датчики такого типа существуют и основаны на направлении светового луча на приемник фотодатчика, так что он не выдает выходной сигнал в отсутствие жидкости.

Следовательно, срок службы батарей до достижения предельного состояния (фактическая емкость составляет менее 80% от номинальной) должен составлять не менее 15 лет, в зависимости от условий эксплуатации.

После проведения анализа, было принято решение выбрать терморезистор ММТ-4, который сочетает в себе достойные качества и низкую цену. При этом имеет высокую чувствительность и производится в РФ, то есть используется импортозамещение.

Далее был выбран наиболее подходящий компаратор, представленный в микросхеме LМ-339, которая состоит из четырёх термодатчиков.

После чего рассчитаны значения сопротивлений и номинального тока, для выбора схемы оптрона TLP-52.

Чтобы продлить срок службы аккумулятора, необходимо следить за состоянием АБ, избегать глубокой разрядки аккумулятора и следить за температурой в батарейном отсеке.

Также в данной главе были рассмотрены тепловые процессы, происходящие при разряде АБ.

Подводя итог, системы управления и мониторинга состояние АБ являются важнейшей частью для поддержания аккумуляторных батарей в рабочем состоянии.

Мониторинг позволяет вовремя проводить техническое обслуживание, диагностику аварий и ремонт выведенных из строя элементов.

Список литературы

  1. Багоцкий В. С., Скундин А. М. Химические источники тока. М: Энергоиздат, 1981.
  2. Теньковцев В. В., Центер Б. И. Основы теории и эксплуатации герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов. Л.: Энергоатомиздат, 1985.
  3. Химические источники тока. Справочник под ред. Коровина Н. В. и Скундина А. М. М: МЭИ, 2003.

Поделиться

389

Николаев Т. А. Полный контроль системы мониторинга аккумуляторных батарей // Актуальные исследования. 2023. №26 (156). Ч.I.С. 41-44. URL: https://apni.ru/article/6624-polnij-kontrol-sistemi-monitoringa-akkumulyat

Похожие статьи

Другие статьи из раздела «Технические науки»

Все статьи выпуска
Актуальные исследования

#26 (208)

Прием материалов

22 июня - 28 июня

осталось 7 дней

Размещение PDF-версии журнала

3 июля

Размещение электронной версии статьи

сразу после оплаты

Рассылка печатных экземпляров

12 июля