HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG

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HANDBUCH ZUR
BATTERIEPRÜFUNG
INHALTSVERZEICHNIS
Warum Batterien gebraucht werden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Warum man Batteriesysteme testet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Warum Batteriesysteme ausfallen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Batterie-Typen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Überblick Bleibatterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Überblick Nickel-Cadmium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Batterieaufbau und –bezeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Fehlermöglichkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Fehlermöglichkeiten bei Bleibatterien (geflutete) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Fehlermöglichkeiten bei Bleibatterien (VRLA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Fehlermöglichkeiten bei Nickel-Cadmium Batterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Elektrische Kenngrößen und IEEE Prüfpraktiken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Empfohlene IEEE Praktiken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Impedanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Interzellularer Anschlusswiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Spannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Relative Dichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Ströme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Entladungstests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Batteriekonfigurationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Einfach-Posten Batterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Vielfach-Posten Batterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Datenanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Zusammenfassung Batterie-Technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Lokalisierung von Erdungsfehlern in Gleichstromsystemen ohne Einteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Stromtestmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Eine bessere Testmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Häufig gestellte Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Übersicht der Megger-Produkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Batterieprüfgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Erdungsfehler-Ortungsgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Digitale Niederohmmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Digitale Zangenmessgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Isolationswiderstandsprüfgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Multimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
1
WARUM BATTERIEN GEBRAUCHT WERDEN
Batterien werden eingesetzt, um zu garantieren, dass
kritische Geräte immer betriebsbereit sind. Für Batterien
gibt es so viele Einsatzbereiche, dass es nahezu unmöglich
ist sie alle aufzulisten. Einige Einsatzgebiete für Batterien
sind:
Generatorenstandorte und Umspannstationen zum
Schützen und zur Kontrolle von Schaltern und Relais
I
Telefonsysteme als Stütze für den Telefondienst, speziell
für den Notdienst
I
I
Industrielle Anwendungen zum Schutz und zur Kontrolle
I
Sicherungen von Computerdaten, speziell für
Finanzdaten und -informationen
I
“Weniger entscheidende” Geschäftsinformationssysteme
Ohne die Absicherung durch Batterien müssten
Krankenhäuser bei einem Stromausfall so lange schließen,
bis die Energieversorgung wieder gewährleistet ist.
Gleichzeitig gibt es Patienten, deren Leben von
lebenserhaltenden Geräten, die eine gesicherte elektrische
Versorgung benötigen, abhängig ist. Für diese Patienten
gilt : “Der Betriebsausfall ist keine Option.”
Wenn man nur einmal überlegt, wie viel Strom wir nutzen,
ist schnell erkennbar, wie wichtig Batterien für unser
tägliches Leben geworden sind. Die vielen Stromausfälle
weltweit 2003 haben gezeigt, wie entscheidend elektrische
Systeme geworden sind, um unsere Basisbebedürfnisse zu
decken. Batterien werden in hohem Maße genutzt und
ohne sie würden viele Dienste, die wir als selbstverständlich
betrachten, ausfallen und unzählige Probleme verursachen.
WARUM MAN BATTERIESYSTEME TESTET
Es gibt drei Hauptgründe, warum man ein Batteriesystem
testet:
I
Um zu garantieren, dass die unterstützende Einrichtung
verlässlich ist
I
Um unerwarteten Fehlern vorzubeugen
I
Um das Ableben der Batterie vorherzusehen
Daraus ergeben sich drei Basisfragen, die sich
Batterienutzer stellen müssen:
Wie ist die aktuelle Kapazität und die aktuelle
Beschaffenheit der Batterie?
I
I
Wann muss sie ausgetauscht werden?
I
Was kann getan werden, um ihre Lebensdauer zu
verlängern?
Batterien sind komplexe, chemische Stromspeicher. Wie bei
allen Fertigungsverfahren, egal wie gut sie sind, gibt es eine
Menge nicht erklärbare Vorgänge (wie bei Batterien und
allen chemischen weiteren Prozessen).
Eine Batterie ist nichts anderes als zwei verschiedene
metallische Materialien in einem Elektrolyt. Einfach
ausgedrückt, kann man 5-Cent-Stück und ein 20-Cent-
2
Stück in eine halbe Grapefruit legen und man hat eine
Batterie. Ohne Zweifel ist eine Industriebatterie
komplizierter als eine Grapefruit-Batterie. Eine Batterie
muss gründlich gewartet werden, damit sie so funktioniert,
wie sie es soll. Ein gutes Wartungskonzept für Batterien
kann Kosten und Schäden an kritischen Geräten, die
aufgrund eines Netzstromausfalls enstehen können,
verhindern oder zumindest reduzieren.
Obwohl es so viele Einsatzbereiche für Batterien gibt,
werden sie lediglich aus zwei Gründen eingesetzt:
I
Um die Funktion von kritischen Geräten während eines
Netzstromausfalls zu schützen und zu unterstützen
I
Um wirtschaftliche Verluste in Folge eines
Betriebsausfalls zu vermeiden
Die folgende Darstellung verschiedener Fehlermöglichkeiten
konzentriert sich auf Fehlermechanismen, –typen und
darauf, warum sich die Impedanz so gut zur Identifizierung
energieloser Zellen eignet. Weiter unten folgt ein
ausführlicherer Abschnitt, der sich mit den Testmethoden
und deren Vor- und Nachteile befasst.
WARUM BATTERIEN AUSFALLEN
Um zu verstehen, warum Batterien ausfallen, benötigt man
ein geringes chemisches Grundwissen. Heutzutage werden
hauptsächlich zwei Chemikalien in Batterien verwendet:
Bleisäure und Nickel-Cadmium. Andere Chemikalien, wie
zum Beispiel Lithium, welche zwar noch nich in stationären
Batterien eingesetzt, aber bereits häufig in tragbaren
Batteriesystemen verwendet werden, sind bereits im
Kommen.
Volta erfand 1800 die erste (nicht wiederaufladbare)
Batterie. Planté erfand 1859 die Bleibatterie. Im Jahr 1881
klebte Faure Bleisäureanschlussplatten. Mit weiteren
Vereinfachungen im Laufe der Jahre ist diese Erfindung zu
einer wichtigen Sicherungsenergiequelle geworden. Die
Vereinfachungen schließen verbesserte Legierungen,
Rasterfeld-Designs, Gefäßmaterialien, Verschlussmaterialien,
Verschlussgefäßdichtungen und Stabdichtungen mit ein.
Die revolutionärste Entwicklung war wohl die Entstehung
der Ventilregelung. Viele ähnliche Verbesserungen in der
Nickel-Cadmium-Chemie wurden über die Jahre hinweg
entwickelt.
BATTERIE-TYPEN
Es gibt diverse Grundtypen von Batterietechnologien mit
entsprechenden Untergruppen:
I
Bleibatterien
I
Geflutet (nass): Blei-Calcium, Blei-Antimon
I
Ventilgeregelte Bleibatterien, VRLA verdichtet: BleiCalcium, Blei-Antimon-Selen
I
Absorbierte Glaswolle
I
Gel
I
Flache Anschlussplatte
I
Röhrenförmige Anschlussplatte
I
Nickel-Cadmium-Batterien
BATTERIEAUFBAU UND -BEZEICHNUNG
I
Geflutet
I
Versiegelt
I
Nierenförmige Anschlussplatte
I
Flache Anschlussplatte
Überblick Bleibatterien
Die grundlegende, chemische Reaktion von Bleisäure in
einem Schwefelsäure-Elektrolyt, wo das Sulfat der
Säureanteil in der Reaktion ist, ist:
PbO2 + Pb + 2H2SO4
2PbSO4 + 2H2 + 1⁄2 O2
Die Säure verringert sich nach Entladung und erneuert sich
nach Aufladung. Wasserstoff und Sauerstoff bilden sich
während des Entladens und des ständigen Aufladens (weil
ständiges Aufladen die Selbstentladung bekämpft). In
gefluteten Batterien entkommen Sauer- und Wasserstoff
und Wasser muss periodisch hinzugeführt werden. Bei
VRLA-Batterien wird die Säure zusätzlich durch eine
absorbierte Glaswolle oder ein Gel aus dem Verkehr
gezogen. Die Glaswolle ist ähnlich beschaffen wie
Fiberglasisolatioren, die in Häusern verwendet werden. Er
fängt den Wasserstoff und den während der Entladung
gebildeten Sauerstoff ein und erlaubt ihnen zu migrieren,
so dass die beiden Elemente miteinander reagieren und
Wasser bilden. Dies ist der Grund, warum VRLA-Batterien
verglichen mit gefluteten (nassen, belüfteten) Bleibatterien
nie hinzugefügtes Wasser benötigen.
Eine Batterie hat alternierende positive und negative
Anschlussplatten, die in gefluteten Bleibatterien von einem
mikroporösen Gummi, in VRLA-Batterien von einer
absorbierten Glaswolle, in VRLA-Gel-Batterien von einer
Gel-Säure und in Nickel-Cadmium-Batterien von einer
Plastikplatte getrennt werden. Alle gleichpolaren
Anschlussplatten sind zusammengeschweißt und an ihrer
sachgerechten Position. Im Fall von VRLA-Batterien wird ein
wenig Druck auf das Anschlussplatte-Stein-AnschlussplatteSandwich ausgeübt, um einen guten Kontakt zwischen
ihnen zu halten. Darüber hinaus gibt es ein
selbstversiegelndes Überdruckventil (PRV: Pressure Relief
Valve), welches Gase entlüftet, wenn ein
Überdruckausgleich stattfindet.
Überblick Nickel-Cadmium
Die Nickel-Cadmium-Chemie ist in dem Punkt mit der
Bleisäure-Chemie identisch, dass es auch hier zwei
unterschiedliche Metalle in einem Elektrolyt gibt. Die
wesentliche Reaktion in einem Kaliumhydroxid-Elektrolyt ist:
2 NiOOH + Cd +2 H2O
Ni(OH)2 + Cd(OH)2
Dennoch, in NiCd-Batterien geht das Kaliumhydroxid (KOH)
nicht in die Reaktion mit ein, wie es bei Schwefelsäure in
Bleibatterien der Fall ist. Der Aufbau ist dahingehend
identisch mit dem von Bleibatterien, dass alternierende
positive und negative Anschlussplatten in einem Elektrolyt
eingeschlossen sind. Selten gesehen, aber verfügbar, sind
versiegelte NiCd-Batterien.
Jetzt, da die notwendigen Grundlagen über die BatterieChemie erklärt wurden, bis auf die Tafel-Kurve,
Ionendiffusion, Randels Äquivalentzellen, etc., beschäftigen
wir uns mit dem Batterieaufbau. Eine Batterie besteht aus
verschiedenen Bestandteilen, um richtig zu funktionieren:
einem Gefäß und einer Abdeckung, um alles zusammen zu
halten, einem Elektrolyt (Schwefelsäure oder
Kaliumhydroxid-Lösung), negativen und positiven
Anschlussplatten, Top-Anschlüssen, die alle gleichpolaren
Anschlussplatten zusammenschweißen, und schließlich
Posten, die ebenfalls mit den Top-Anschlüssen der
gleichpolaren Anschlussplatten verbunden sind.
Alle Batterien haben genau eine negative Anschlussplatte
mehr als positive Anschlussplatten. Dies kommt daher, da
die positive Anschlussplatte die Arbeitsplatte ist. Wenn es
keine negative Anschlussplatte an der Außenseite der
letzten postiven Anschlussplatte gäbe, hätte die komplette
Außenseite der letzten positiven Anschlussplatte nichts mit
dem sie reagieren und Elektrizität erzeugen könnte.
Deshalb gibt es in Batterien immer eine ungerade Anzahl
Anschlussplatten. Zum Beispiel besteht eine 100A33
Batterie aus 33 Anschlussplatten: 16 positive und 17
negative. In diesem Beispiel wird jede positive
Anschlussplatte mit 100 Ah eingestuft. Wenn man 16 mit
100 multipliziert, ergibt sich die Kapazität für einen 8stündigen Batterieeinsatz, nämlich 1600 Ah. In Europa wird
ein etwas anderer Rechenansatz verwendet, als in den USA
(dieser basiert auf einem 10 Stunden Intervall bei einer
Temperatur von 20°C).
In Batterien, die eine höhere Kapazität aufweisen, gibt es
oft 4 oder 6 Posten. Diese werden benötigt, um eine
Überhitzung der stromführenden Komponenten der
Batterie während eines hohen Stromflusses oder eine
übermäßig lange Entladung zu vermeiden. Eine Bleibatterie
besteht aus einer Serie von Anschlussplatten, die mit einem
Top-Anschluss verbunden ist, der wiederum mit Posten
verbunden ist. Wenn der Top-Anschluss, die Posten und die
interzellularen Anschlüsse nicht ausreichend groß genug
sind, um die Elektronen sicher zu führen, kann es zu einer
Überhitzung kommen (i2R Hitze), die entweder die Batterie
oder in den schlimmsten Fällen die elektrischen Geräte
durch Rauch oder Feuer beschädigt.
Um dem Berühren der Platten und dem Kurzschließen der
Batterie vorzubeugen, gibt es je einen Trenner zwischen
den Anschlussplatten.
Abbildung 1 zeigt eine Vier-Posten-Batterie, in die man von
oben durch die Abdeckung hindurchblickt. Die Trenner sind
nicht eingezeichnet.
FEHLERMÖGLICHKEITEN
Fehlermöglichkeiten bei Bleibatterien (geflutete)
I
Korrosion der positiven Steuerelektrode
I
Anhäufung von Ablagerungen (Shedding)
I
Korrosion des Top-Anschlusses
I
Sulfatierung der Anschlussplatten
3
Intercell Connector 1
Plate#15 (neg )
Neg post 1
Intercell Connector 2
Pos post 1
Cell #2
Cell #1
Plate #1 (neg)
)
Pos“top lead
”
Neg “top lead
”
Pos post 2
Negpost 2
Intercell connector 4
Intercell connector 3
Abbildung 1: Batterieaufbau
Schwere Kurzschlüsse (klebende Masse)
I
Bei jedem Batterietyp können viele Fehler auftreten, einige
davon häufiger und andere weniger oft. Für geflutete
Bleibatterien sind die häufigsten Fehler oben aufgelistet.
Einige von ihnen treten während des Betriebs, wie zum
Beispiel die Anhäufung von Ablagerungen durch zu
übertriebenes periodisches Ent- und Aufladen. Andere
erfolgen natürlich, wie zum Beispiel die Korrosion der
positiven Steuerelektrode (Oxidation). Es ist nur eine Frage
der Zeit, bis die Batterie versagt. Wartungs- und
Umweltbedingungen können die Risiken vorzeitigen
Batterieversagens steigern oder senken.
Die erwartete Ausfallform für geflutete Bleibatterien ist die
Korrosion der positiven Steuerelektrode. Die
Steuerelektroden sind Bleilegierungen (Blei-Calcium, BleiAntimon, Blei-Antimon-Selium), die sich mit der Zeit zu
Bleioxid umwandeln. Wenn das Bleioxid ein größerer
Kristall ist als die Bleimetalllegierung, wächst die
Anschlussplatte. Wenn Batterien entwickelt werden, ist
diese Wachstumsrate bekannt und wird berücksichtigt. In
vielen Merkmalslisten auf dem Boden des Batteriegefäßes
ist eine Angabe über den Spielraum für das
Anschlussplattenwachstum in Übereinstimmung mit der
bewerteten Lebenszeit gemacht (z.B. 20 Jahre).
Nach Ablauf der geplanten Lebensdauer sind die
Anschlussplatten so stark gewachsen, dass sie den TopAnschluss der Batterie sprengen könnten. Aber
übermäßiges periodishes Durchlaufen, Temperatur und
Überspannung können die Korrosion der positiven
Steuerelektrode auch beschleunigen. Die Impedanz wird im
4
Laufe der Zeit übereinstimmend mit dem Anstieg des
elektrischen Widerstands für die Stromführung in der
Steuerelektrode ansteigen. Wenn die Restleistung abnimmt,
wie es in der Kurve in Abbildung 2 dargestellt ist, steigt
auch die Impedanz.
Die Anhäufung von Ablagerungen (Shedding) ist das
Ergebnis des periodischen Durchlaufens, das eine Batterie
ertragen muss. Dieser Fehler taucht am häufigsten bei UPSBatterien auf, bei anderen jedoch auch. Als Shedding
bezeichnet man die Abschürfungen von wirksamer Masse
an der Anschlussplatte, die sich zu weißen Bleisulfaten
umwandelt. Die Bildung von Ablagerungen ist der zweite
Grund dafür, weshalb Batterie-Produzenten genügend
Spielraum am Boden des Batteriegefäßes für Ablagerungen
lassen. Der Spielraum ermöglicht Ablagerungen bis zu dem
Punkt, in dem ein Kurzschluss quer durch den Boden der
Anschlussplatte ausgelöst wird und die Batterie
unbrauchbar wird. Die Pufferspannung wird sinken und der
Betrag des Spannungabfalls hängt davon ab, wie stark der
Kurzschluss ist. Shedding ist in einer angemessenen Summe
normal.
Einige Batterieaufbauten haben ihre Anschlussplatten so
eingewickelt, dass die Anschlussplatte den Ablagerungen
standhält und die Ablagerungen nicht zu Boden sinken.
Aus diesem Grund sammeln sich Ablagerungen in
Batterieaufbauten mit eingewickelten Anschlussplatten
nicht an. Eingewickelte Anschlussplatten werden am
häufigsten für UPS-Batterien verwendet.
Die Korrosion des Top-Anschlusses, welche an der
Anbindung von Anschlussplatten und Posten auftritt, ist
nur schwer mit einer Sichtkontrolle erkennbar, wenn die
Korrosion an der Spitze der Batterie entsteht und vom
Deckel versteckt wird. Die Batterie wird mit Sicherheit
durch einen hohen Stromfluss ausfallen, wenn die
Wechselstrom-Hauptleitungen ausfallen. Der Hitzeanstieg,
verursacht durch die Entladung, wird höchstwahrscheinlich
einen Riss aufschmelzen und es wird die gesamte Kette
ausfallen, was in einem katastrophalen Fehler endet.
Die Sulfatierung der Anschlussplatten ist einer der
einfachsten Fehlertypen, die man mit Impedanz finden
kann. Eine gründliche visuelle Betrachtung kann manchmal
Spuren von Sulfatierung an den Anschlussplatten
aufdecken. Als Sulfatierung wird der Vorgang bezeichnet,
bei dem die relative Dichte der Anschlussplatte zu
inaktivem weißen Bleisulfat konvertiert. Wenn die
Impedanz sehr gut die Fehler im elektrischen Pfad ortet, ist
die Sulfatierung als Problem des elektrischen Pfads schnell
gefunden.
Sulfatierung tritt aufgrund zu schwacher Einstellungen der
Ladegerätsspannung oder nicht vollständigem Entladen
nach einem Stromausfall auf. Sie entsteht also, wenn die
Spannung nicht hoch genug eingestellt ist.
Fehlermöglichkeiten bei Bleibatterien (VRLA)
I
Austrockneten (Druckverlust)
I
Anschlussplaten-Sulfatierung
I
Schwache und starke Kurzschlüsse
I
Auslaufen der Posten
I
Thermalausrisse
I
Korrosion der positiven Steuerelektrode
Austrocknen ist ein Phänomen, das durch übermäßige
Hitze, Überladung aufgrund von erhöhten internen
Temperaturen, hohe Raumtemperaturen, etc. auftritt. Bei
erhöhten internen Temperaturen werden die abgedichteten
Zellen durch das PRV entlüftet. Wenn genügend Elektrolyt
gelüftet ist, ist die Glaswolle nicht länger in Kontakt mit
ihren Anschlussplatten, was die interne Impedanz erhöht
und die Batteriekapazität reduziert. In einigen Fällen kann
das PRV ausgetauscht und destilliertes Wasser hinzugefügt
werden (aber nur im schlimmsten aller Fälle und von einer
berechtigten Fachwerkstatt, da mit dem Verstellen des PRV
die Garantie verfällt). Dieser Fehlertyp ist einfach durch die
Impedanz zu erkennen und ist einer der häufigst
auftretenden Fehler bei VRLA-Batterien.
Schwache (dendritische) und starke Kurzschlüsse können
aus vielen verschiedenen Gründen auftreten. Starke
Kurzschlüsse werden normalerweise durch Leimklumpen
ausgelöst, die durch den Stein drücken und die
benachbarte (umgekehrt polare) Anschlussplatte
kurzschließen. Schwache Kurzschlüsse werden durch sehr
tiefe Entladung ausgelöst. Wenn die relative Dichte der
Säure zu gering wird, wird sich das Blei in ihr auflösen.
Wenn die Flüssigkeit (und das aufgelöste Blei) von der
Glaswolle aus dem Verkehr gezogen ist, bildet das
geringfügige, aus der Lösung herauskommende Bleimetall,
bekannt als Dendriten innerhalb der Glaswolle, eine
Bedrohung, wenn die Batterie wieder aufgeladen wird. In
einigen Fällen lösen die Blei-Dendriten einen Kurzschluss
durch den Stein bis zur anderen Platte aus. Die
Fließspannung mag zwar leicht abnehmen, aber mit Hilfe
der Impedanz kann dieser Fehlertyp leicht identifiziert
werden. Er äußert sich in einer Impedanz-Abnahme (siehe
dazu den Verlauf der unnormalen Kurve in Abbildung 2)
und nicht durch einen Impedanz-Anstieg wie er beim
Austrocknen typisch ist.
Thermalausrisse entstehen, wenn die internen Bestandteile
einer Batterie durch eine selbsttragende Reaktion
zusammenschmelzen. Normalerweise kann dieses
Phänomen für maximal 4 Monate und minimal 2 Wochen
vorhergesagt werden (dies ist einer der Gründe warum
Megger quartalsmäßige VRLA-Impedanz-Tests gegenüber
den normalen halbjährlichen empfiehlt). Die Impedanz wird
im Schub der Thermalausrisse ansteigen wie es der
Ladeerhaltungsstrom tut. Thermalausrisse sind relativ leicht
zu umgehen, wenn man ein temperaturausgleichendes
Ladegerät verwendet und den Batterieraum bzw. –schrank
ventiliert. Temperaturausgleichende Ladegeräte reduzieren
den Ladestrom, wenn die Temperatur ansteigt. Auch wenn
diese Thermalausrisse durch ein temperaturausgleichendes
Ladegerät vermieden werden können, ist die
zugrundeliegende Ursache noch da.
Fehlermöglichkeiten bei Nickel-Cadmium Batterien
Nickel-Cadmium-Batterien scheinen robuster zu sein als
Bleibatterien. Sie sind zwar teurer in der Beschaffung, aber
die Betriebskosten entsprechen denen einer Bleibatterie,
speziell wenn man die Wartungskosten in der
Kostenrechnung berücksichtigt. Ebenso sind die Risiken von
katastrophalen Fehlern wesentlich geringer als bei VRLABatterien.
Die verschiedenen Fehlermöglichkeiten bei NickelCadmium-Batterien sind weniger als bei Bleibatterien.
Einige der wichtigsten sind:
I
Allmählichkeitsschaden der Restleistung
I
Karbonisierung
I
Ladeerhaltungseffekte
I
Periodisches Durchlaufen
Abbildung 2: Veränderungen der Impedanz als Folge einer geringen Batterierestleistung
5
Eisenvergiftung der positiven Anschlussplatten
I
Allmählichkeitsschäden der Restleistung treten mit dem
normalen Alterungsprozess auf. Sie können nicht
rückgängig gemacht werden, sind aber nicht so
entscheidend wie die Vergrößerung der Steuerelektroden in
Bleibatterien.
Die Karbonisierung ist graduell und reversibel. Schrittweise
werden Karbondioxiden aus der Luft in das
Kaliumhydroxid-Elektrolyt aufgenommen. Ohne eine
ordnungsgemäße Wartung, kann die Karbonisierung
verursachen, dass die benötigte Leistung nicht erbracht
wird, was katastrophal für angeschlossene Geräte sein
kann. Durch einen Elektrolytaustausch kann dies
rückgängig gemacht werden.
Als Fließeffekt bezeichnet man den allmählichen Verlust der
Batterierestleistung, der durch langzeitigen Fluss ohne
periodische Durchläufe entsteht. Dieser Effekt kann
ebenfalls einen katastrophalen Fehler in der
Ladungsunterstützung verursachen. Durch routienemäßige
Wartungen lassen sich diese Fehler vermeiden und durch
Impedanz-Messungen könne diese einfach aufgedeckt
werden. Fließeffekte können umgekehrt werden, indem
man ein oder zwei mal einen tiefen, periodischen Durchlauf
an der Batterie durchführt.
Nickel-Cadmium-Batterien sind mit ihren dickeren
Anschlussplatten nicht gut für Anwendungen mit
periodischem Durchlauf geeignet. Batterien mit geringerer
Lebensdauer haben generell dünnere Anschlussplatten, um
dank des größeren Oberflächenbereichs schneller zu
entladen. Dünnere Anschlussplatten bedeuten mehr
Anschlussplatten für eine gegebene Gefäßgröße und kapazität und mehr Oberfläche. Dickere Anschlussplatten
haben (bei der gleichen Gefäßgröße) weniger Oberfläche.
Die Eisenvergiftung wird durch korrosionsanfällige
Anschlussplatten verursacht und ist nicht umkehrbar.
ELEKTRISCHE KENNGRÖßEN UND
IEEE PRÜFPRAKTIKEN
Es gibt so viele Möglichkeiten Batterien zu prüfen (vom
Auslassen aller Tests bis hin zu jährlichen
Belastungsprüfungen und allem was dazwischen liegt). Wie
soll man nun wissen, welches das beste Prüfschema ist? Es
müssen verschiedene Gesichtspunkte berücksichtigt
werden, um das beste Prüfschema festzulegen. Darüber
hinaus muss man sich hierbei auch mit der Thematik
Kosten vs. Risiko beschäftigen.
Offensichtlich ist das Nicht-Testen die billigste Alternative,
da man keine Wartungskosten berücksichtigen muss, aber
auch die riskanteste, so dass die Gesamtkosten extrem
hoch sein können. Diese Risikokosten müssen in einer
Kosten-Nutzen-Analyse ebenfalls berücksichtigt werden, da
die Risiken direkt mit dem batterieunterstützten Gerät
verbunden sind. Im optimalen Prüfschema halten sich
Wartungskosten und das Risiko von Batterie- und
Gerätverlust die Waage. Zum Beispiel strömen 10 Millionen
Euro und mehr pro Stunde durch manche
Verteilerstationen. Welche Kosten würden entstehen, wenn
6
man Batteriesysteme in solchen Übertragungsnebenstellen
nicht wartet? Kosten in Höhe von 3000 Euro für eine
Batterie sind bedeutungslos verglichen mit den Verlusten in
Millionen Euro. Jedes Unternehmen ist anders und muss die
Kosten-Nutzen-Analyse individuell aufstellen.
Im Folgenden wird ein Leitfaden zu den unterschiedlichen
Testmethoden gegeben, der hilfreich sein soll, das beste
Prüfschema zu finden. Dieser Abschnitt wurde so gestaltet,
dass die vorgestellten Methoden mit den entsprechende
(IEEE empfohlenen) Praktiken übereinstimmen und dass
verstanden wird, warum die verschiedenen Tests
durchgeführt werden und wie die Testdaten interpretiert
werden sollen.
Auch wenn die Batterie oft nur als Quelle für
Gleichspannung betrachtet wird, ist sie weit mehr als das.
Aus der bisherigen Diskussion wissen wir, dass Batterien
offensichtlich wesentlich komplexer sind als reine
Spannungsquellen. Es müssen viele Parameter getestet
werden, um den Batteriezustand festzustellen. Das
“Institute of Electrical and Electronic Engineers” (IEEE) ist
für die Veröffentlichung von Batterietestverfahren
verantwortlich. Diese Verfahren sind jedoch nur
Empfehlungen; sie werden im Falle eines
Garantieanspruchs benötigt und müssen vom
Batterieproduzenten beachtet werden. Darüber hinaus
macht es Sinn sie zu beachten, da sie Ihnen dabei helfen,
das Beste aus Ihren Batterien rauszuholen.
Empfohlene IEEE Praktiken
Das IEEE hat das stationäre Batterietesten in drei Gruppen
eingeteilt:
I
IEEE 450 für geflutete Bleibattereien
I
IEEE 1188 für verdichtete Bleibatterien
I
IEEE 1106 für Nickel-Cadmium-Batterien
Die Richtlinien IEE 450-2002 “Vom IEEE empfohlene
Praktiken zur Wartung, Prüfung und Ersetzung von
belüfteten Bleibatterien für stationäre Anwendungen”
beschriebt die Frequenz und die Art von Messungen, die
durchgeführt werden sollte, um den Zustand einer Batterie
zu bestätigen. Die Frequenz der Tests erstreckt sich von
monatlich bis jährlich. Für monatliche Tests wird die
Prüfung der Kettenspannung, des Aussehens, der
Raumtemperatur, des Stromflusses, etc. vorgeschlagen.
Quartalsmäßige Tests beinhalten das Testen der relativen
Dichte, Zellspannung und Temperatur (E 10% der Zellen).
Jährliche Tests werden für die gesamte Kette durchgeführt.
Zusätzlich muss der Widerstand vom Batterieeinschub zur
Erde und der interzellulare Verbindungswiderstand
gemessen werden. Weitere Tests, die gegebenenfalls
durchgeführt werden müssen, basieren auf der Messung
von Werten während der periodischen Prüfungen und der
Batterienutzung (periodische Durchlaufzeit-Vergangenheit).
Die Richtlinien IEEE 1188-1996 “Vom IEEE vorgeschlagene
Praktiken zur Wartung, Prüfung und Ersetzung von
ventilgeregelten Bleibatterien für stationäre Anwendungen”
definieren die empfohlenen Prüfungen und die empfohlene
Prüfungsfrequenz. VRLA-Batterien wurden in
Digitales
Gerättyp
Impedanz
BITE3 BITE2P BITE2 DLRO DLRO10/10X DCM24R DCM2000P BMM80 M5091 BGFT
I
I
I
I
Mikro-Ohmmeter
Ladeerhaltungsstrom
BGL Hydrometer Visuell
I
I
I
I
I
Isolationswiderstand
I
Multimeter
I
Erdungsfehlerortung
I
I
Verschiedene
I
Kenngrößen
I
Kettenspannung
I
Visuell
Spannung aller Zellen
I
I
I
I
Ladegerät-Ausgangsstrom
I
und -spannung
I
Anschlusskorosion
I
I
I
I
Raumtemperatur
Hauptzellenspannung
und -temperatur
I
Stromfluss
I
I
I
I
I
I
I
Prüfung ungewollter
I
Batterieerdung
I
I
Relative Dichte und
I
Temperatur jeder Zelle
Widerstand der interzellularen Verbindungen
I
I
I
I
I
Strukturelle Intaktheit der
I
Gehäusehalterung
Interner Ohmscher Test
I
I
I
I
I
I
Temperatur der negativen
Anschlüsse
Spannung jeder Einheit
I
Oberwellenanteilswechselstrom und -spannung
I
Gefahrenstufen bei der Installation eingeteilt. Die Frequenz
und der Typ der Prüfungen verändert sich mit der
zugrundeliegenden Batteriegefahrenstufe.
Die Richtlinien IEEE 1106-1995 “Vom IEEE vorgeschlagene
Praktiken zur Installation, Wartung, Prüfung und Ersetzung
von belüfteten Nickel-Cadmium-Batterien für stationäre
Anwendungen” beinhalten die gleichen empfohlenen
Praktiken wie die Richtlinien IEEE 450-2002.
Die oben abgebildete Batterieprüf-Matrix zeigt, welche
Megger Produkte die vom IEEE vorgeschlagenen
Batterietestverfahren durchführen können.
Im Folgenden sollen die Test-Kenngrößen beschrieben
werden:
Impedanz
Die Impedanz, eine interne Ohm’sche Prüfung, ist der
Widerstand im Wechselstrom. In Hinsicht auf
I
I
I
Gleichstrombatteriesysteme zeigt die Impedanz den
Batteriezustand an, ohne sie in irgendeiner Weise zu
schaden oder zu beanspruchen. Die Impedanz kann die
Schwächen in den Zellen und den interzellularen
Verbindungen einfach und zuverlässig orten, da sie den
Zustand des gesamten elektrischen Pfads einer Batterie von
Anschlussplatte zu Anschlussplatte testet.
Grundsätzlich wird die Impedanz durch die Anwendung
eines Wechselstromsignals gemessen. Man misst den
Wechselspannungsabfall in der Zelle oder der
interzellularen Verbindung und berechnet die Impedanz
unter Anwendung des Ohm’schen Gesetzes. In der Praxis
wird nicht nur der Abfall der Wechselspannung gemessen
sondern auch der des Wechselstroms. Der Wechselstrom
wird gemessen, da es weitere additive (subtrative)
Wechselströme in einer Batterie gibt. Diese weiteren
Wechselströme sind aufgrund des Ladegerät-Systems da.
(Mehr dazu im Abschnitt über Batterietestverfahren.) Der
7
Test wird ausgeführt, indem man ein Wechselstromsignal
auf die Anschlussplatten auslöst. Dann misst man den
Gesamtwechselstrom in der Batteriekette und den
Spannungsabfall in jeder Einheit der Kette, indem man jede
Zelle und jede interzellulare Verbindung nacheinander
misst, bis die gesamte Kette gemessen ist. Die Impedanz
wird errechnet, angezeigt und gespeichert. Wenn Zellen
altern, steigt die interne Impedanz an (wie in Abbildung 2
dargestellt). Wenn man die Impedanz misst, können die
Bedingungen jeder Zelle in der Kette gemessen und
hochgerechnet werden, um festzulegen, wann eine Zelle
oder die Kette ersetzt werden muss, was die Planung der
budgetären Bedürfnisse erleichtert.
Die Impedanzprüfung ist eine echte vier-Leiter, kelvin’sche
Messung, die eine exzellente Verlässlichkeit und
höchstreproduzierbare Daten liefert, auf Basis derer gute
Entscheidungen in Bezug auf Batteriewartung und
–austausch getroffen werden können. Die Impedanz ist in
der Lage schwache Zellen zu identifizieren, so dass
außerplanmäßige Wartungen ausgeführt werden können.
Letzten Endes ist eine Batterie zwar ein Kostenfaktor,
jedoch sichert sie die Versorgung eines kritischen
Verbrauchers oder vermeidet Einkommensverluuste als
Folge von Ausfällen. Wenn sich eine einzige Zelle ausfällt,
fällt die gesamte Kette aus und die Versorgung des
kritischen Verbrauchers ist nicht länger gesichert. Darum ist
es wichtig die schwachen Zellen zu finden, bevor sie einen
gravierenden Fehler verursachen.
kapazitive Größe. Letzten Endes ist eine Batterie ein
Kondensator, also ein Speichergerät. Ein Widerstandskörper
hingegen kann keine Elektrizität speichern. Abbildung 4
zeigt einen elektrischen Kreislauf (Randles äquivalente
Schaltung), die eine Batterie in einer schlichten Zeitdauer
darstellt. Es gibt Leute, die geglaubt haben, dass es nicht
nötig ist die kapazitive Größe zu messen und der
Widerstand die einzige Größe ist, die gemessen werden
muss.
Die Impedanz misst sowohl den Wechselstromwiderstand
(die wahre Komponente der Impedanz) als auch die
Reaktanz (die imaginäre Komponente der Impedanz). Nur
wenn man beide Werte misst, kann der kapazitive Teil
verstanden werden. Ein anderes Argument, das gegen die
Impedanzmessung verwendet wird, ist die Tatsache, dass
die Frequenz eine Variable im Reaktanzteil der
Impedanzgleichung ist. Das ist zwar richtig, aber Megger
nutzt eine fixe Frequenz von 50 oder 60 Hz (je nach
Einsatzort). Diese Variable, 2πω wird nun konstant, so dass
die Frequenz das Endergebnis in keinster Weise beeinflusst.
Der einzige Teil, der das Endergebnis beeinflusst, ist der Teil,
der sich innerhalb der Batterie verändert, also der
Widerstand und die Kapazitanz, die das gesamte
Kapazitäts-/Beschaffenheits-Bild darstellen.
In Abbildung 4 ist der metallische Widerstand mit Rm
bezeichnet, der Elektrolyt-Widerstand mit Re, der
Widerstand der Ladungsübertragung mit Rct, die WarburgImpedanz mit Wi und die Kapazität des parallelen Pfads
(double layer) mit Cdl. Der metallische Widerstand (Rm)
beinhaltet alle metallischen Komponeneten vom einen
Posten zum anderen (z.B. Posten, Topanschluss,
Verbundsnetze) und bis zu einem bestimmten Grad die
Die Kurve in Abbildung 3 zeigt den Effekt von fallender
Restleistung auf die Impedanz an. Es existiert eine starke
Korrelation zwischen der Impedanz und der Kapazität, so
dass schwache Zellen geschickt und zuverlässig gefunden
werden können, früh
genug, um nach
Rehabilitationsmaßnahmen zu
ergreifen. Die Kurve
zeigt die umgerechneten Impedanzdaten in steigender
Reihenfolge mit den
entsprechenden Belastungsprüfungsendspannungen für
jede Zelle. (Die Impedanz in mOhm hat
zufälligerweise die
gleiche Skala wie die
Spannung: 0 bis
2,5). Die hier verwendete Darstellung
mit ansteigender
Impedanz und fallen- Abbildung 3: Ansteigende Impedanz mit der entsprechenden Endspannung
der Spannung
Leimflotte. Der Elektrolytwiderstand (Re) variiert nicht so
gruppiert die schwachen Zellen auf die rechte Seite der
stark von seinem Hauptbestandteil. Aber er kann in den
Kurve, um sie leichter zu erkennen.
Poren der Leimflotte auf mikroskopischem Level signifikant
Theorie der Impedanz
sein. Der Widerstand der Ladungsübertragung (Rct) ist der
Eine Batterie ist nicht nur ohmisch. Sie hat auch eine
Widerstand des Ionenaustauschs von der Säure zur
8
Leimflotte. Wenn die Leimflotte sulfatiert ist oder wenn der
beschriebene Anteil der Leimflotte nicht mechanisch
(elektrisch) durch die Steuerelektrode angeschlossen ist, so
dass Elektronen nicht aus der Zelle ausfließen können,
steigt der Widerstand der Ladungsübertragung (Rct) an.
Die Warburg-Impedanz (Wi) ist uninteressant und stellt eine
Funktion der spezifischen Dichte dar. Die Kapazität des
parallelen Pfads (Cdl) liefert den größten Beitrag zur
Batterierestleistung. Wenn man nur den
Wechselstromwiderstand misst, wird die Kapazität als
wichtiger Bestandteil der Zelle ignoriert. Die Impedanz
misst sowohl den Wechselstromwiderstand als auch die
Kapazität.
Eine Batterie ist komplex und zu einer bestimmten Zeit
erfolgen mehrere Prozesse gleichzeitig (z.B. Ionendiffusion,
Ladungstransfer, etc.). Die Restleistung (Kondensator) sinkt
während der Entladung durch die Umwandlung von
wirksamer Masse und die Entleerung der Säure. Außerdem
steigt der Widerstand des Ladungstransfers (wie z.B.
Anschlussplattensulfat) an, wenn das Sulfat weniger leitend
ist als die relative Dichte. (Siehe hierzu auch die Diskussion
über die Unterschiede in der Dicke der Anschlussplatten in
Batterien mit langer bzw. kurzer Lebensdauer.)
Interzellularer Anschlusswiderstand
Der interzellulare Anschlusswiderstand ist die andere Hälfte
der Batterie. Eine Batterie beinhaltet viele Zellen, die in
Reihe geschaltet sind. Wenn eine Komponente versagt,
fällt die gesamte Kette aus. Oft fallen Batterien nicht
wegen schwacher Zellen aus, sondern aufgrund von
schwachen interzellularen Anschlüssen, speziell an
kaltfließenden Anschlussposten. Generell sollten externen
Geräte bis in den Endbereich der Drehmomentskala
angezogen werden, wie es der Batteriehersteller empfiehlt.
Aber Drehmomentschlüssel sind mechanische Hilfsmittel
zum Nachprüfen von geringem elektrischen Widerstand.
Abbildung 4: Randles äquivalente Parallelschaltung
60
50
micro-ohms
40
30
20
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Abbildung 5: Säulendiagramm des interzullularen Anschlusswiderstand
Grundsätzlich ist es besser einen Messung mit einem
geeigneten Prüfgerät durchzuführen. Ein geringer
elektrischer Widerstand ist das, was gewünscht wird.
Dieser Test sollte durchgeführt werden, bevor die Batterie
in Betrieb genommen wird. Korrekte interzellulare
Anschlüsse sind nötig, um zu garantieren, dass die
Entladungsraten erreicht werden. Das Prüfgerät, das
gewählt werden sollte, ist das DLRO®
Niederohmmessgerät, mit dem man einfach nachprüfen
kann, ob alle Anschlüsse fachgerecht hergestellt wurden.
Es kann ebenfalls geringfügige Fehler finden, bevor die
Batterie in Betrieb genommen wird, um möglichen
Fehlerquellen oder Schäden beim unterstützten Gerät
vorzubeugen.
Das Testen von interzellularen Anschlusswiderständen
erfordert zwei Funktionen:
I
Validieren von interzellularen Anschlusswiderständen
I
Finden von großen Fehlern mit internen Topanschlüssen
an die Zelle
Wenn man die vom IEEE empfohlenen Methoden
berücksichtigt, kann der interzellulare Anschlusswiderstand
zertifiziert werden. Diese vorgeschlagenen Methoden legen
fest, dass die Veränderung des interzellularen
Anschlusswiderstands kleiner als 10 Prozent sein soll. Dies
bedeutet umgerechnet 7 Mikro-Ohm auf einem 70 MikroOhm interzellularen Anschlusswiderstand. Diese Methode
kann ebenfalls eine Dichtung finden, die zwischen dem
Posten und dem interzellularen Anschluss angeklebt ist. Die
Drehmomentsmessung kann dies nicht. Die IEEE empfiehlt
außerdem, dass 10 Prozent der interzellularen Anschlüsse
quartalsweise getestet werden sollen und alle
interzellularen Anschlüsse jährlich.
In Mehrfachposten-Batterien ist es möglich diese selten
auftretenden, groben Fehler im Topanschluss einer Zelle zu
finden. (Vergleiche hierzu die Darstellung einer
Mehrfachpfosten-Batterie in Abbildung 1.) In
Mehrfachposten-Zellen werden Messungen erst direkt quer
über beide Anschlüsse, und dann diagonal durchgeführt,
um die Ausgeglichenheit der Zellen zu testen. Wenn man
nur direkt quer misst, werden entweder interzellulare
Anschlusswiderstände oder grobe Top-Anschlussdefekte
nicht angemessen getestet. Dies kommt durch die
Parallelschaltung des Stroms.
Die Kurve in Abbildung 5 zeigt die Daten, die aus der
Messung einer gegenwärtigen Telefonbatterie mit 24 Zellen
gewonnen wurden. Der Höchstwert bei
Anschluss Nr. 12 (von Zelle 12 zu Zelle 13) ist
eine zwischenstufige Kabelverbindung.
Anschluss Nr. 3 war außerhalb der
Spezifikation und es wurde festgestellt, dass
eine der beiden Schrauben nicht richtig
angezogen war. Durch das Nachziehen der
Anschlüsse, lagen die Werte der
Wiederholungsprüfung innerhalb der 10%21 22 23
Abweichung des Kettendurchschnitts.
Die negativen Anschlussplatten
9
(Anschlussplatten mit ungeraden Nummern von Nr. 1 bis
einschließlich 15) sind alle mit dem negativen Topanschluss
verbunden, der mit beiden negativen Posten verbunden ist.
Die positiven Anschlussplatten (gerade Nummern) sind mit
dem positiven Topanschluss verbunden, der an beide
positiven Posten angeschlossen ist. Es gibt zwei
interzellulare Anschlüsse, einen zwischen dem negativen
Posten 1 und dem positiven Posten 1 und einen zwischen
dem negativen Posten 2 und dem positiven Posten 2.
Je größer die Stromentnahme ist, desto kritischer ist die
eigentliche Ausprägung der stromtragenden Komponenten
sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zellen. UPSBatterien werden gewöhnlich für dauerhafte,
typischerweise 15- bis 20-minütige, sehr hohe Entladungen
gestaltet. Wie auch immer, eine TelekommunikationsBatterie (CO) mag zwar nur einen 500 A-Stromentnahme
haben, kann aber bis zu 8 Stunden entladen. Beide
Kombinationen können somit enorme Auswirkungen
haben, wenn die Zellen und interzellularen Anschlüsse
falsch ausgewählt oder falsch gewartet worden sind.
Prüfungen und elektrische Wege
Wenn man Mehrfachposten-Zellen richtig prüfen will, muss
man deren Aufbau verstanden haben. In dem Diagramm in
Abbildung 1 kann man sehen, dass der Teststrom durch
zwei Parallelwege fließen kann. Wenn die Testanschlüsse
am negativen Posten 1 und postiven Posten 1
angeschlossen werden, kommt es zu folgenden 2
Parallelwegen: 1.) direkt vom negativen Posten 1 zum
positven Posten 1 durch ihre interzellularen Anschlüsse und
2.) vom negativen Posten 1, runter zum Topanschluss, hoch
zum negativen Posten 2, quer durch die interzellularen
Anschlüsse zum positiven Posten 2, runter zum positiven
Topanschluss und wieder zurück nach oben zum positiven
Anschluss 1. Diese zwei Pfade sind Parallelstromkreise und
daher nicht zu unterscheiden. Wenn ein Bolzen gelöst ist,
gibt es keine Möglichkeit festzustellen, ob der Teststrom
den Weg des geringsten Widerstandes geht. Die bessere
Methode zum Messen des interzellularen
Anschlusswiderstandes ist es, die Diagonale vom negativen
Posten 1 zum positven Posen 2 und noch einmal vom
negativen Posten 2 zum positiven Posten 1 zu messen.
Beide Messwerte werden zur Kontrolle miteinander
verglichen. Zugegebenermaßen sind Diagonalmessungen
immer noch parallel, aber der Vergleich ist aufgrund des
Einflusses des Topanschlusses und loser Kleinteile
interessant. Diagonalmessungen können für eine direkte
Verbindung von Posten zu Posten nicht durchgeführt
werden. Im Falle von 6-Posten-Zellen messen Sie diagonal
über die entferntesten Posten in beide Richtungen.
Spannung
Der Spannungfluss ist traditionsgemäß das Rückgrad jedes
möglichen Testverfahrens gewesen. Was ist Spannung?
Spannung ist, elektrisch gesprochen, der
Potenzialunterschied zwischen dem Blei und dem Bleioxid
auf den Anschlussplatten oder zwischen dem Nickel und
dem Cadmium. Die Aufladeeinheit ist das Einzelteil, das sie
aufgeladen hält. Die Summe aller Zellspannungen muss der
Ladegeräteinstellung entsprechen (außer bei Verlust durch
10
das Kabel). Dies impliziert, dass die Spannung bloß den
Ladezustand (SOC) der Zellen anzeigt. Es gibt keine
Angabe über den Qualitätszustand (SOH) einer Zelle. Die
normale Zellspannung zeigt nichts an, außer dass die Zelle
komplett aufgeladen ist. Eine abnormale Zellspannung sagt
jedoch etwas über den Zustand der Zelle aus. Eine niedrige
Zellspannung kann eine kurzgeschlossene Zelle kenntlich
machen, allerdings nur, wenn die Spannung letztendlich
auf ungefähr 2,03 abfällt. Wenn eine Zelle schwach ist,
müssen die anderen Zellen aufgrund der Einstellung des
Ladergeräts eine höhere Spannung haben. Zur Erinnerung
sei nochmal angemerkt, dass die Summe aller
Zellspannungen der Ladegeräteinstellung entsprechen
muss. Die stärken Zellen kompensieren die schwächere
Zelle. Generell lässt sich sagen, dass die stärkeren Zellen in
einem besseren Zustand sind, da sie eine höhere Spannung
zulassen können. Aber die starken Zellen werden
überladen, was einerseits dazu führt, dass sie überhitzt
werden und andererseits, dass Rasterfeldkorrosionen und
Wasserverluste beschleunigt werden.
Nun sei angenommen, dass die untere Spannung der Zelle
noch nicht bei 2,03 V liegt, sondern bei 2,13 V. Bei 2,13 V
ist sie noch nicht niedrig genug, um Besorgnis zu erregen,
aber sie lässt nach. Ob sie in der Lage ist, die Last zu
stützen, wenn eine Störung auftritt, kann nicht
sichergestellt werden. Die Impedanz kann diese schwache
Zelle eher finden als Spannung. In diesem Fall verringert
sich die Impedanz, da ein Kurzschluss zu befürchten ist.
Ein ähnliches Beispiel kann für VRLA-Batterien gefunden
werden, wenn es zum Austrocknen oder Druckverlust
kommt. Die Spannung wird diesen Zustand bis zu einem
viel späteren (gegebenenfalls zu späten) Zeitpunkt während
des Batteriebetriebs nicht aufzeigen. Die Impedanz erkennt
diesen Zustand wesentlich früher, so dass notwendige
Maßnahmen durchgeführt werden können.
Also verwechseln Sie nicht voll aufgeladen mit voller
Restleistung.
Relative Dichte
Die relative Dichte ist das Maß an Sulfat in der Säure einer
Bleibatterie. Es ist auch das Größenmaß des
Kaliumhydroxidelektrolyts in der Nickel-Cadmium-Batterie,
aber, da das Kaliumhydroxidelektrolyt nicht in der
chemischen Reaktion genutzt wird, ist es nicht notwendig,
es regelmäßig zu messen.
Die relative Dichte liefert traditionsgemäß keinen großen
Beitrag zur Bestimmung eines bevorstehenden
Batterieausfalls. Tatsächlich ändert sie sich nur sehr gering
in den anfänglichen 3 bis 6 Monaten eines Batteriebetriebs.
Der Grund für diese Anfangsänderung liegt im
abgelaufenen Formationsprozess, der unaktiviertes
Pastenmaterial, durch die Reaktion mit Schwefel, in aktives
Material umwandelt. Ein geringe relative Dichte kann
bedeuten, dass die Ladegerätspannung zu gering
eingestellt ist, was eine Sulfatierung der Anschlussplatten
verursacht.
In einer Bleibatterie ist das Sulfat ein geschlossenes System,
in dem das Sulfat jederzeit auf den Anschlussplatten oder
Relative Dichten und ihre Anwendungen
Relative Dichte
Säure in Prozent
Anwendung
1.170
25
Tropisch-stationär
1.215
30
Standard-stationär
1.250
35
UPS/hohe Rate
1.280
38
Selbstfahrend
1.300
40
VRLA-stationär
1.320
42
Antreibende Energie
1.400
50
Torpedo
in der Säure sein muss. Wenn die Batterie völlig aufgeladen
ist, muss das Sulfat in der Säure sein. Wenn die Batterie
entladen ist, ist das Sulfat auf den Anschlussplatten. Das
Endergebnis ist, dass die relative Dichte ein Spiegelbild der
Spannung und damit auch des Ladungszustands ist. Die
Messung der relativen Dichte sollte dann durchgeführt
werden, wenn Bestandteile in der Batterie nicht
betriebsfähig sind, um so viele Informationen wie möglich
über die Batterie einzuholen.
Unterschiedliche Batterieanwendungen und -einsatzorte
haben aufgrund der Temperatur und der Entladungszyklen
unterschiedliche relative Dichten. Die folgende Tabelle zeigt
einige Anwendungen und ihre jeweilige relative Dichte.
Ströme
Ladeerhaltungsstrom
Batterie entgegenwirkt (< 1% in der Woche). Weil das
Spannungsdifferential zwischen dem Ladergerät und der
Batterie klein ist, ist der Ladeerhaltungsstrom auch klein.
Wenn es ein großes Spannungsdifferential gibt, wie nach
einer Entladung, ist der Stromfluss hoch und solange durch
das Ladegerät begrenzt, bis der Spannungsunterschied
kleiner wird. Wenn sich der Strom auf einer Hochebene
befindet (wie in Abbildung 6 unten) wird dieser Strom
Grenzstrom genannt. Wenn das Spannungsdifferential
kleiner wird, wird der Ladungsstrom verringert (wie durch
die nach unten abfallende Ladungsstromkurve in Abbildung
6 bildlich dargestellt). Die sich erhöhende
Ladungsspannung ist die Spannung der Batterie, nicht die
Einstellung des Ladegeräts.
Der Ladeerhaltungsstrom schwankt mit der Batteriegröße.
Je größer die Batterie ist, desto mehr Ladeerhaltungsstrom
nimmt sie auf, um den Zustand der vollen Aufladung
halten zu können. Der Ladeerhaltungsstrom kann sich aus
diversen Gründen erhöhen: Erdungsfehler in
ladungserhaltenden Batteriesystemen und interne
Batteriestörungen. Die Erdungsfehler werden später
besprochen. Während der interne Widerstand in der
Batterie ansteigt, nimmt die Batterie mehr Strom aufgrund
der höheren Impedanz auf. Die Zunahme des
Ladeerhaltungsstroms kann ein Anzeichen für eine
Batteriestörungen sein. Anstatt den Ladeerhaltungsstrom
zu messen, können viele der gleichen Zustände mit einer
Impedanzprüfung erkannt werden.
Eine weiterer Bestandteil des
Ohm’schen Gesetzes ist der
Strom. Die
Ladegerätsspannung wird
verwendet, um eine Batterie
aufgeladen zu halten. Aber
Spannung ist das wirkliche
Vehikel, um Strom in eine
Batterie zu bekommen (oder
aus ihr heraus während der
Entladung). Der Strom formt
das Bleisulfat wieder zu
aktivem Material auf den
Steuerelektroden um.
Es gibt zwei Arten von
Gleichstrom in einer Batterie:
wiederaufgeladener Strom,
Abbildung 6: Eigenschaften konstanter Spannung und konstanten Ladestroms
mit dem die Batterie nach
einem Entladen wieder aufgeladen wird, und
In VRLA-Batterien scheint der Ladeerhaltungsstrom2,3 ein
Ladeerhaltungsstrom, der benötigt wird, um den voll
Anzeichen für ein Batterieproblem zu sein, nämlich
aufgeladenen Zustand der Batterie beizubehalten. Wenn es
Temperaturschwankungen. Temperaturschwankungen sind
einen Unterschied zwischen der Ladegeräteinstellung und
das Ergebnis eines Batterieproblems, nicht dessen Ursache.
der Batteriespannung gibt, wird dieser Unterschied einen
Einige der Ursachen, die zu thermischem Ausreißen führen
Stromfluss verursachen. Wenn die Batterie völlig
können, sind kurzgeschlossene Zellen, Erdungsfehler,
aufgeladen ist1, ist der einzige Stromfluss der
Austrocknung, übermäßige Aufladung und unzulänglicher
Ladeerhaltungsstrom, welcher der Selbstentladung der
Hitzeabbau. Dieser Prozess dauert überall zwischen zwei
1 Cole, Bruce, et al., Operational Characteristics of VRLA Batteries Configured in Parallel Strings, GNB Technologies
2 Brown, AJ, An Innovative Digital Flat Current Measurement Technique - Part Two, Proceedings of BattConn® 2000
3 Boisvert, Eric, Using Float Charging Current Measurements to Prevent Thermal Runaway on VRLA Batteries, Multitel
11
Wochen und vier Monate. Sobald er eintritt, beginnt der
Ladeerhaltungsstrom zuzunehmen. Durch das Messen des
Ladeerhaltungsstroms kann möglicherweise ein
verhängnisvoller Ausfall der Batterie und eine Beschädigung
der angeschlossenen und nahe liegenden Ausrüstung
vermieden werden. Die Impedanz wird viele gleichartige
Fehler finden.
Oberwellenanteil des Ladeerhaltungsstroms
Batterien, wie Gleichstromgeräte, ziehen es vor, mit
Gleichstrom versorgt zu werden. Die Aufgabe des
Ladegeräts ist es, Wechselstrom in Gleichstrom
umzuwandeln. Aber kein Ladegerät ist zu 100 % effizient.
Häufig werden in die Ladegeräte Filter eingebaut, die den
Wechselstromanteil vom Gleichstromausgang beseitigen.
Der Wechselstrom, der auf den Gleichstrom überlagert,
wird Oberwellenstrom genannt. Die Batteriehersteller
bestätigen, dass ein Oberwellenanteil von mehr als 5 A rms
pro 100 Ah Batterierestleistung aufgrund von interner
Erhitzung zu einem vorzeitigen Batterieausfall führen kann.
Die Oberwellenspannung ist nicht von Interesse, da der
Heizeffekt des Oberwellenstroms für Beschädigungen an
Batterien verantwortlich ist. Diese 5 % Oberwellenstrom
sind grob geschätzt und hängen zudem von der
Umgebungstemperatur ab. Der Oberwellenstrom kann sich
langsam erhöhen, wenn die elektronischen Bauelemente im
Ladegerät altern. Darüber hinaus kann der
Oberwellenstrom zu drastischer Erhitzung und zu
vorzeitigem Ausfall, ohne dass es jemand erkennt, führen,
wenn eine Diode kaputt geht. Auch wenn die Impedanz
keine Maßeinheit für Oberwellenstrom ist, wird der
Oberwellenstrom aufgrund der speziellen Gestaltung der
Megger Impedanzprüfgeräte gemessen. Es gibt eine
Hypothese dafür,4 dass ein niedriges Frequenzbrummen
(<10Hz) eine Batterie auf einer Mikroskala auf- und
entladen kann. Um diese Hypothese zu überprüfen, ist
mehr Forschung notwendig. Übermäßiges periodisches
Durchlaufen kann zum vorzeitigen Ausfall einer Batterie
führen, unabhängig von den Gründen für das periodische
Durchlaufen (sei es Stromausfall, Prüfungen oder
mikroperiodisches Durchlaufen). Eine Sache ist zutreffend:
je geringer der Wechselstrom auf der Batterieanlage ist,
desto geringer ist die Beschädigung, die auftreten kann.
VRLA-Batterien scheinen empfindlicher auf
Oberwellenstrom zu reagieren, als geflutete Batterien. Aus
diesem Grund ist es ratsam einen Filter in das Ladegerät für
Oberwellenstrom und –spannung einzubauen.
Temperatur
Die Temperatur beeinflusst das Batterieleben am stärksten.
Mit Hilfe der Lehre von Arrhenius über chemische
Reaktionen, nach der jede Zunahme der Batterietemperatur
um 10º C zu einer Halbierung der Batterielebensdauer
führt, kann man Batterielebensdauer planen. Die erhöhte
Temperatur verursacht eine schnellere, positive
Rasterfeldkorrosion sowie andere Ausfallmöglichkeiten.
Wenn man eine für 25º C gestaltete Bleibatterie bei einer
Temperatur von 35º C hält, wird eine Batterie mit
vorgesehenen 20 Jahren Lebensdauer nur 10 Jahre halten,
eine mit 10 Jahren Lebensdauer nur 5 Jahre, usw. Bei
einem weiteren Anstieg der Temperatur um 10º C auf 45º
C sinkt die Lebensdauer einer 20-Jahre-Batterie auf 5 Jahre!
Eine Batterie kann während ihrer Lebensdauer nur selten
bei einer bestimmten Temperatur gehalten werden. Ein
realistischeres Szenario für eine Batterie ist es, dass sie sich
tagsüber erwärmt und nachts abzukühlt, mit höheren
Durchschnittstemperaturen im Sommer und geringeren
Durchschnittstemperaturen im Winter. Es ist unglücklich,
dass man durch ein Abkühlen der Batterie auf unter 25º C
die verlorene Batterielebensdauer nicht wieder
zurückgewinnen kann. Sobald das positive Rasterfeld
zersetzt ist, kann es nicht wieder umgewandelt werden.
Außerdem tritt positive Rasterfeldkorrosion bei allen
Temperaturen auf, lediglich die Geschwindigkeit der
Korrosionsrate kann beeinflusst werden. Das Endresultat
soll es sein, die Batterietemperatur im Netzwerk so gut wie
möglich zu steuern (unter Abwägung von Kosten
gegenüber Risiko).
Entladungstests
Wenn es zu Entladungen kommt, wird oft, ob gewollt oder
nicht, die Analogie von Brotscheiben und Brot verwendet.
Ein Brot hat nur eine bestimmte Anzahl an Scheiben.
Dasselbe trifft für Bleibatterien zu, wenn die Legierung des
Bleis in das Testbild eintritt. Es gibt drei Hauptlegierungen,
die für Bleibatterien genutzt werden. Jede hat ihren
Nutzen. Die Blei-Calcium-Legierung (Pb/Ca) benötigt viel
weniger Stromzufuhr, um den aufgeladen Status zu halten,
was bedeutet, dass sie viel weniger Wasser nutzt. Sie ist für
ladeerhaltende Anwendungen vorgesehen, wobei sie nicht
bei allen gleich gut periodisch durchlaufen kann.
Entsprechend den Garantieblättern verschiedener Hersteller,
kann eine Pb/Ca-Batterie nur ungefähr 30 bis 50 tiefe
Entladungen in ihrer Lebenszeit verkraften. Das heißt, dass
eine Pb/Ca-Batterie fast bis zum Tod geprüft werden kann,
wenn sie jedes Jahr auf 20 Jahre geprüft wird. Blei-Antimon
(Pb/Sb) und Blei-Antimon-Selen (Pb/Sb/Se) können eine viel
höhere Anzahl an Zyklen zulassen, benötigen jedoch auch
häufiger Wasser. Die korrekte Weise, einen Entladungstest
bei einer Batterie durchzuführen, ist kostspielig und
zeitraubend. Da die Hauptbatterie entladen wird, muss eine
zweite Batterie verwendet werden, damit sie im Falle einer
Störung während des Entladungstests angeschlossen
werden kann. Alle Anschlüsse der Ladebank müssen an
jede Zelle angeschlossen werden, um die Zellspannungen
zu messen. Der Entladungstest läuft normalerweise 8
Stunden oder länger. Dann wird die Batterie 3 Tage lang
wieder aufgeladen, um den vollen Ladungsstatus zu
erreichen. Anschließend kann die zweite Batterie entfernt
werden. Der gesamte Prozess kann vier Tage plus
Überstunden dauern und verursacht große Kosten. Der
Nutzen des Entladungstests besteht in der Tat im Erhalt
eines genauen Maßes der Batterierestleistung. Sie ist die
einzige nachgewiesene Messmethode zur Ermittlung der
Batterierestleistung. Manchmal wird ein Schnelltest
durchgeführt, um Zeit und Geld zu sparen. Aber an
welchem Strom und wie lange sollte dieser Schnelltest
4 Ruhlmann, T., Monitoring of Valve Regulated Lead Acid Batteries, Proceedings of BattConn® 2000
12
durchgeführt werden? Wenn ein Schnelltest in 30 Minuten
an einem 8-Stunden-System durchgeführt wird, dann erhält
man nur sehr wenig Informationen (wie in Abbildung 7
bildlich dargestellt). Aber, wenn der 30-minütige
Belastungstest an einem 30-Minuten-System durchgeführt
wird, erhält man viele Informationen über die Restleistung
der Batterie. Er ist nicht perfekt, da Unterschiede bezüglich
der Leistung bei unterschiedlichen Raten existieren (diese
unterschiedlichen Raten sind der Grund dafür, warum es
langlebige und kurzlebige Batterien gibt). Obwohl sie nicht
perfekt sind, sind solche Tests weit besser als gar nicht zu
prüfen oder voll zu prüfen. Bei größeren Systemen wird
aufgrund der i2R -Erhitzung viel mehr Hitze erzeugt, als bei
kleineren Systemen. (Stellen Sie sicher, dass alle
interzellularen Verbindungen richtig eingestellt sind, damit
vermeidbare Probleme, die Hauptstörungen während eines
Entladungstests verursachen können, nicht auftreten.) Die
Infrarotthermographie (IR) ist ein ausgezeichnetes
Werkzeug, um festzustellen, ob und wo schwache
Anschlüsse existieren. Offensichtlich ist IR nur bei einer
Ladung wertvoll, die so hinreichend ist, dass sie Erhitzung
verursacht. IR-Kameras sind kostspielig, aber ihr Gebrauch
geht weit über das Batterietesten in viele andere Bereiche
der Wartung hinaus. Megger empfiehlt ihre Nutzung
während eines Entladungstests. Entladungstests sind ein
wichtiger und erforderlicher Bestandteil jedes möglichen
bis 5 Jahren) ein guter Zeitrahmen. Die Legierung der
Batterie kommt genauso ins Spiel wie die Gefährlichkeit des
Aufstellungsortes. Zwischen den Belastungstests ist die
Impedanz ein ausgezeichnetes Werkzeug zum Bewerten
des Batteriezustands, ohne dabei das Testprogramm zu
gefährden. Außerdem wird empfohlen, dass ein
Impedanztest gerade vor jedem Entladungstest
durchgeführt wird, um die Korrelation zwischen der
Restleistung und der Impedanz zu verbessern.
BATTERIEKONFIGURATIONEN
Batterien treten in verschiedenen Konfigurationen auf.
Aufgrund der vielen Möglichkeiten, wie sie eingerichtet
werden können, ist die Anzahl der möglichen
Konfigurationen endlos. Selbstverständlich spielt die
Spannung die größte Rolle in einer Batteriekonfiguration.
Batterien haben Mehrfachposten für einen höheren
Stromverbrauch. Je mehr Strom von einer Batterie erbracht
werden muss, desto größer müssen die Anschlüsse sein.
Dies schließt Posten, interzellulare Anschlüsse, interzellulare
Stromschienen und Kabel ein.
Einfach-Posten Batterien
Kleinere Batterieanlagen sind normalerweise die
einfachsten und sind auch am leichtesten zu warten. Sie
haben normalerweise Einpostenbatterien, die mit
zuverlässigen, interzellularen Steckern
angeschlossen werden. Häufig sind sie
ziemlich zugänglich, aber, weil sie klein
und gelegentlich in einer kleinen
Bohrung angebracht sind, können sie für
die Prüfung und Wartung ziemlich
unzugänglich sein.
Vielfach-Posten Batterien
Batterien mit mehreren Posten pro
Polarität beginnen schnell interessant zu
werden. Sie sind normalerweise größer
und häufig kritischer.
DATENANALYSE
Das Wesentliche jeder Testmethode ist,
wie man die Daten interpretiert, um
Einzeltest
Trend
etwas sinnvoll abzuleiten. Dasselbe gilt
für Batterieprüfungen. Wenn die Daten
%-Abweichung %-Veränderung %-Veränderung
handgeschrieben und anschließend
vom Durchschnitt vom letzten Test
aller Zellen
abgelegt werden sollen oder wenn ein
Bleisäure, geflutet
5
2
20
Ausdruck der Daten von einem Meßgerät
gemacht werden soll und die Daten
Bleisäure, VRLA, AGM
10
3
50
abgelegt sein sollen, dann gibt es keine
Bleisäure, VRLA, Gel
10
3
50
nützliche Analyse, außer, wenn eine
Dringlichkeit genau in diesem Moment
NiCd, geflutete
15
10
100
besteht. Der wahre Wert von
NiCd, versiegelt
15
5
80
Batterieprüfungen liegt darin, einen Trend
darüber aufzuzeigen, ob Probleme
Batterietestprogramms, jedoch müssen Kosten und Risiken
unmittelbar
bevorstehen
oder weiter weg sind. Die
miteinander verglichen werden. Die Frequenz der
Trendbeobachtung
von
Batteriedaten,
besonders der
Entladungstests ist normalerweise der Streitpunkt, nicht die
Impedanz,
ist
ein
ausgezeichnetes
Werkzeug
für die
Frage, ob man Lasttests durchführt oder nicht. Die vom
Budgetplanung.
Wenn
man
eine
Verringerung
der
IEEE empfohlenen Praktiken spezifizieren zwar die
Leistungsfähigkeit
der
Batterie
mit
der
Zeit
beobachtet,
Frequenz, aber im Allgemeinen sind ein paar Jahre (von 3
Abbildung 7: Graph eines Teillasttests
13
kann eine Entscheidung darüber getroffen werden, wann
man eine Batterie ersetzt. Mit der Trendbeobachtung
verringern sich die kurzfristigen Auswechslungen drastisch.
Versorgungsunternehmen die Teilung verboten, obwohl sie
bis vor kurzem die einzige Methode zur Lokalisierung von
Erdungsfehlern war.
Wenn eine Batterie das erste Mal getestet wird, kann dies
Besorgnis verursachen, weil es keine Basiswerte gibt. In
diesen Fällen ist es gut, jede Zelle mit jeder anderen Zelle in
der Kette zu vergleichen. Schwache Zellen fallen auf.
Genau diese Zellen erfordern weitere Untersuchungen.
Abbildung 8 liefert eine Richtlinie, abhängig von den
Zeitspannen in denen die Batterien getestet wurden.
Eine bessere Testmethode
ZUSAMMENFASSUNG BATTERIE-TECHNOLOGIE
Wie man sieht, gibt es viel zu einer Batterie zu sagen. Sie
ist eine komplizierter, elektrochemischer Speicher. Sie
offenbart noch mehr Informationen, die tief in die Bereiche
der Tafel-Kurven und der Depolarisierung eingreifen, aber
hier nicht weiter betrachtet werden sollen. Im wesentlichen
lässt sich sagen, dass sie für Batterienanlagen,
Wartungspläne und ständige Beobachtung notwendig sind,
um das Beste aus ihnen herauszuholen. Dies ist auch der
Hauptgrund, warum die Leute so viel für Batterien
ausgeben. Sie wollen die Verfügbarkeit von weit teureren
Geräten mit Batterien sicherstellen.
LOKALISIERUNG VON ERDUNGSFEHLERN IN
GLEICHSTROMSYSTEMEN OHNE EINTEILUNG
Überblick
Die Hauptzielsetzung einer Batterieanlage ist es, eine hohe
Verfügbarkeit für industrielle, Verbraucher-, kommerzielle
oder schützende Einrichtungen sicher zu stellen. Diese
Einrichtungen schließen Notbeleuchtungmaßeinheiten,
ununterbrechbare Energieversorgungen, kontinuierliche
Prozesssysteme, funktionierende Kontrollen, Bauteile von
Schaltanlagen und schützende Relais mit ein.
In Notsituationen ist es wichtig, dass diese Vorrichtungen
korrekt funktionieren. Der Ausfall des Gleichstromsystems
oder der Batterie kann zu Funktionsfehlern der Geräte
führen, die an diesem System angeschlossen sind.
Systemfehler können zu Einkommensverlusten,
Gerätebeschädigung und/oder verletzten Personen führen.
Gegeben sei nun eine allgemeine Situation: ein fließendes
Gleichstromsystem, welches Außenanlagen erschließt.
Wenn eine Batterieanlage teilweise oder vollständig geerdet
wird, bildet sich ein Kurzschluss in der Batterie. Dies kann
die schützende Vorrichtung im Anschluss dazu veranlassen,
nicht richtig zu funktionieren, wenn sie benötigt wird.
Stromtestmethoden
Traditionsgemäß mussten Versorgungunternehmen und
Industriekomplexe weite Strecken gehen, um Erdungsfehler
innerhalb ihrer Batterieanlagen zu finden. Jedoch ist es ein
schwerer und zeitraubender Prozess, diesen
Batterieerdungsfehler zu lokalisieren. Die aktuelle
Erdungsfehler-Lokalisierungsmethode bezieht Teilungen
oder Unterbrechungen von Gleichstromabzweigungen mit
ein, um die Grundstörung zu lokalisieren. Die Teilung
schaltet jedoch den Systemschutz ab und kann eine
unbeabsichtigte Ausschaltung der Versorgung und des
Generators verursachen. Aus diesem Grund haben viele
14
Entwicklungen haben zu einer besseren Testmethode
geführt. Das Einspeisen eines NiederfrequenzWechselstromsignals und dessen Verwendung hilft den
Erdschluss im Wechselstromsystem zu lokalisieren. Diese
Methode kann durchgeführt werden, ohne das
Wechselstromsystem zu teilen und sie verringert die Zeit der
Fehlerlokalisierung. Außerdem ermöglicht sie, dass der
Systemschutz die ganze Zeit gewährleistet bleibt.
Die Wechselstrom-Einspeismethode misst einfache oder
mehrfache Erdungsfehler, indem sie zuerst ein 20 Hz
Niederfrequenz-Wechselstromsignal zwischen die
Stationserde und die Batterieanlage einspeist. In einem
zweiten Schritt wird der resultierende Strom gemessen,
indem man eine Stromzange am Stromtransformator
verwendet. Aus dem Messwert kann der Widerstandswert
errechnet werden, indem man die phasengleiche
Komponente des periodisch durchlaufenden Stroms nutzt,
was den Effekt der kapazitiven Ladung abweist. Folglich
kann man sagen, dass, wenn das Signal am
Batterieanschluss eingespeist und die Stromzange CT an die
abgehende Leitung angeschlossen wird, das Instrument den
gesamten Erdungswiderstand, der auf der Batterieanlage
vorhanden ist, misst. Wenn das CT an einer
Versorgungsleitung festgeklemmt wird, misst es den
Erdungswiderstand an dieser Versorgungsleitung. Fehler
können unabhängig von der Anzahl der Verteilerplatten
oder der Stromkreise leicht verfolgt werden, weil der
"Tracer" lediglich der Stärke des Wechselstromsignals folgt.
Das System bleibt vollständig, weil es sich um einen OnlineWechselstromtest handelt, der so gestaltet wurde, dass
Systemabschaltungen verhindert werden. Nach Einspeisung
einer Niederfrequenzwechselstrom-Wellenform, wird ein
Widerstandsfehler an einem Zweig der Batterieanlage durch
einen niedrigen Widerstandswert angezeigt. Wenn z.B. der
Gesamtwiderstand einer Batterieanlage mit 10 kOhm
angezeigt wurde, deutet dies auf einen Widerstandsfehler
an der Batterieanlage hin. Die Widerstandsfehler kann
lokalisiert werden, indem man jeden einzelnen Stromkreis
abklemmt, bis ein Widerstandswert von 10 kOhm
gefunden wird.Es ist leicht erkennbar, dass diese Methode
in einer geradlinigen Weise angepasst werden kann, um
Mehrfachfehler zu lokalisieren, indem man die Theorie der
Parallelpfade nutzt. Wenn beispielsweise ein Widerstand für
das Gesamtsystem von 1 kOhm angezeigt wird und nur ein
einziger Zweig einen Widerstand von 10 kOhm anzeigt,
dann weiß der Nutzer, dass das System eine zweite Störung
hat, weil der Widerstand des Gesamtsystems und der
Zweigwiderstand nicht zusammenpassen. Durch die
Anwendung der Wechselstromeinspeismethode werden
Erdungsfehler in ungeerdeten Gleichstromsystemen einfach,
geradlinig und sicher gefunden.
HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN
Was verrät mir die Ladeerhaltungsspannung?
Die Ladeerhaltungsspannung zeigt an, dass das Ladegerät
arbeitet, d.h. sie zeigt den Aufladezustand an. Sie zeigt
nicht den Gesundheitszustand (Restleistung) der Zelle an.
Sie zeigt an, dass die Zelle komplett aufgeladen ist, wobei
komplett aufgeladen nicht mit kompletter Leistung
verwechselt werden darf. Es gab viele Fälle, in denen die
Ladeerhaltungsspannung in einem akzeptablen Rahmen
war und die Batterie dennoch ausfiel. Eine niedrige
Ladeerhaltungsspannung kann andeuten, dass es einen
Kurzschluss in der Zelle gibt. Dies ist bei einer
Ladeerhaltungsspannung von ungefähr 2,06 oder weniger
für Bleibatterien erwiesen (wenn das Ladegerät auf 2,17 V
pro Zelle eingestellt wird).
In einigen Fällen ist die Spannung einer Zelle beträchtlich
höher als die durchschnittliche Spannung. Dies kann
dadurch verursacht werden, wenn eine Zelle eine andere
schwache Zelle kompensiert. Es ist möglich, dass eine Zelle
eine wesentlich höhere Spannung aufweist, um mehrere
schwache Zellen zu kompensieren. Die Gesamtspannung
aller Zellen muss der Ladegeräteinstellung entsprechen.
Was sind die empfohlenen Wartungsverfahren für die
verschiedenen Batterietypen?
Die vom IEEE empfohlenen Wartungsverfahren beziehen
sich auf die drei Hauptbatterietypen: Geflutete Bleibatterien
(IEEE 450), Ventilregulierte Bleibatterien (IEEE 1188) und
Nickel-Cadmium-Batterien (IEEE 1106). Allgemein gesagt,
ist die Wartung wesentlich, um eine ausreichende
Unterstützungszeit zu gewährleisten. Es gibt
unterscheidene Wartungsniveaus und unterschiedliche
Wartungsintervalle, die vom Batterietyp, von der
stationären Kritikalität und den stationären Bedingungen
abhängen. Wenn beispielsweise ein Einsatzort eine erhöhte
Umgebungstemperatur aufweist, dann werden diese
Batterien schneller altern, häufiger gewartet und häufiger
ausgewechselt.
Wie wichtig ist der interzellulare Anschlusswiderstand?
In unserer Erfahrung hat sich gezeigt, dass viele
Batterieausfälle eher von losen, interzellularen Anschlüssen
verursacht werden, die sich erwärmen und aufschmelzen,
als durch Batteriefehler. Wenn eine Zelle schwach ist oder
ein interzellularer Anschluss lose, dann ist dieser Anschluss
ausschlaggebend für die Leistungsfähigkeit der gesamten
Kette. Wenn Bleibatterien häufig periodisch durchlaufen,
kann die negative Klemme kaltlaufen und sich folglich vom
Anschluss lösen. Die korrekte Messreihenfolge bei
Mehrfachpostenbatterien ist kritisch. Nicht alle Instrumente
liefern aufgrund ihrer Prüfmethode die gültigen
interzellularen Anschlusswiderstände. Megger Instrumente
liefern gültige Daten.
“Failure Modes Application Note” auf unserer Homepage
(www.megger.com) an.
Wie oft sollte die Impedanz gemessen werden?
Die Frequenz von Impedanzmessungen variiert mit der
Batterieart, den stationären Bedingungen und den
vorhergegangenen Wartungsverfahren. Die vom IEEE
empfohlenen Verfahren schlagen halbjährliche Tests vor.
Zusätzlich zum Gesagten empfiehlt Megger, VRLA-Batterien
aufgrund ihrer unvorhersehbaren Natur vierteljährlich und
sowohl Nickel-Cadmium-Batterien als auch Bleibatterien
halbjährlich zu messen.
Wann sollte ich mit dem Zellaustausch aufhören und die
komplette Batterie ersetzen?
In kürzeren Ketten (weniger als 40 Zellen/Gefäße), sollte die
gesamte Batterie ersetzt werden, wenn drei bis fünf
Einheiten ausgetauscht worden sind. In längeren Ketten ist
ein ähnlicher Prozentsatz ausgetauschter Einheiten das
Batterieersatzkriterium.
Wie kann ich vorhersehen, wann ich eine Zelle oder die
gesamte Batterie tauschen muss?
Obwohl es keine eindeutige mathematische Korrelation
zwischen der Batterieresteistung und der Impedanz (oder
irgendeinem anderen Batterietest ausgenommen dem
Entladungstest) gibt, ist der Zunahmewert der Impedanz
ein starker Indikator für die Gesundheit der Batterie.
Megger hat festgestellt, dass ein 20-prozentiger Anstieg
der Impedanz bei gefluteten Bleibatterien mit einer 80prozentigen Batterierestleistung korreliert. Bei VRLABatterien beträgt diese Zunahme ca. 50% der
Anfangsimpedanz der Batterie bzw. des vom Hersteller
bekanntgegebenen Basiswertes.
Akzeptieren Batteriehersteller die Impedanz für
Garantiezwecke?
Viele Hersteller veröffentlichen jetzt Impedanzwerte, um
eine Basis herzustellen. Einige größere Organisationen, die
viele Batterien pro Jahr einkaufen, haben zu Garantie- und
Ersatzzwecken für ihren Batterien Prozentzunahmen der
Impedanz in den Einkaufsanforderungen festgeschrieben.
Was sind die häufigsten Fehlertypen?
Der Fehlertyp hängt vom Batterietyp, den stationären
Bedingungen, dem Anwendungsfall und anderen
Parametern ab. Wenn Sie mehr zu diesem Thema wissen
wollen, blättern Sie bitte zur Zusammenfassung auf den
Seiten 2-4 zurück oder schauen Sie sich das Dokument
15
ÜBERSICHT DER MEGGER-PRODUKTE
BITE® 2 und BITE® 2P
Megger bietet mit der reichhaltigen Produktpalette an
Batterieprüfgeräten, Niederohmmessgeräten, MikroOhmmetern, Isolationsprüfgeräten und Multimetern
Lösungen zur Sicherstellung der Systemleistung an.
I
Stellt den Zustand
von Blei- und
Nickel-CadmiumBatterien bis 7000
Ah fest
I
OnlineBerechnungen mit
den Resultaten
bestanden/kritisch/
durchgefallen
I
Robuste, verlässliche
Instrumente
Ein Überblick zu den vielen vorhandenen Produkten ist
unten gegeben. Für umfangreichere Produkt- und
Serviceinformationen zu diesen und weiteren Megger
Produkten besuchen Sie unsere Homepage
www.megger.com oder kontaktieren Sie uns in Dover.
Batterieprüfgeräte
Unabhängig davon, ob Sie geflutete Blei-, VRLA- oder NiCd-Zellen prüfen, hat Megger die richtige Ausrüstung für
Ihren Batteriewartungsbedarf. Die Produkte und die
dazugehörigen Zusatzgeräte stellen sinnvolle Daten zur
Batteriegesundheit zur Verfügung, ohne erhebliche
Unkosten oder eine mögliche Verringerung der
verbleibenden Batterierestleistung zu erzeugen.
Eine Unterbrechung der Leistung kann ein Disaster beim
unterstützten Gerät und der Anlage verursachen. Folglich
ist ein zuverlässiges Aushilfsenergiesystem entscheidend,
damit im Falle von ausfallender Wechselstromversorgung
teure Leistungsunterbrechungen vermieden werden
können. Die Impedanzprüfung der Batterie hilft, schwache
Zellen zu kennzeichnen, bevor sie Probleme verursachen.
Das Abschalten der Batterie während des Tests ist
zeitraubend und fügt dem Verfahren Risiken hinzu. Dieses
Vorgehen ist mit den Online-Batterieprüfgeräten von
Megger überflüssig. Die Instrumente geben in hohem
Grade wiederholbare Resultate an, was dabei hilft
Stillstandszeiten zu verringern.
NEU BITE® 3
I
I
Stellt den Zustand von
Bleibatterien bis 2000 Ah
fest
Online-Berechnungen
mit den Resultaten
bestanden/kritisch/
durchgefallen
I
Misst Impedanz,
interzellularen
Anschlusswiderstand, Zellspannung
I
Misst Ladeerhaltungs- und
Oberwellenanteilströme
Das BITE 3 ist ein kompaktes, batteriebetriebes Gerät mit
leistungsfähigen integrierten Datenanalysewerkzeugen. Es
ist das erste Gerät seiner Art, in dem die ProActiv-Software
alle vorigen Daten downloaden kann, um eine
bestmögliche Datenanalyse vor Ort zu ermöglichen. Die auf
einem hellen, rückbeleuchteten LCD-Bildschirm
dargestellten Menüs sind einfach zu bedienen. Die Daten
werden tabellarisch und graphisch angezeigt, was dabei
hilft, schwache Zellen zu analysieren.
16
I
BITE 2P
Eingebauter Drucker
(BITE 2P)
Das BITE® 2 und das BITE® 2P sind BatterieImpedanzprüfgeräte, die arbeiten,
indem sie einer in Betrieb
befindlichen
Batteriekette einen
Teststrom auferlegen
und anschließend die
Impedanz,
Zellspannung und
interzellularen
BITE 2
Anschlusswiderstände
messen. Außerdem messen sie den
Oberwellenanteilstrom, der den Zustand des Ladegeräts
anzeigt. Die Geräte helfen dabei, den Zustand der
gesamten Kette von Anschlussplatte zu Anschlussplatte und
sogar zur Aufladeeinheit auszuwerten.
NEU ProActiv Datenbanksoftware für Ihr BatterieManagement
I
Organisiert und verwaltet Batteriedaten
I
Vollzieht Trendanalysen
I
Unterstützt den Benutzer beim Management von
multiplen Batterien
I
Druckt elementare Berichte
Als erste Lösung dieser Art, ist ProActiv eine neue,
leistungsfähige, einfach zu bedienende
Batteriedatenbanksoftware, die entwickelt wurde, um jede
einzelne Batterie in einer Batterieanlage zu analysieren.
Die Batterieprüfung ist entscheidend, um sicherzustellen,
dass ein Batteriesystem Notleistung und –strom bereitstellt,
um Funktionseinheiten wie Notbeleuchtung, UPS-Systeme,
Betriebskontrollen, Schaltanlagebestandteile, Schutzrelais
und kontinuierliche Prozesssysteme laufen zu lassen. Der
Ausfall einer Batterieanlage innerhalb von Einrichtungen
wie Versorgungsunternehmen, Krankenhäusern oder
Produktionsanlagen kann zu Funktionsfehlern der
angeschlossen Geräte führen. ProActiv unterstützt den
Benutzer, Batterieausfälle und ein hohes Budget für
zukünftige Batterieketten- und Zellenaustausche zu
vermeiden und den Batterieaustausch in einer ordentlichen
Weise zu planen.
Plätzen. Mit dieser
Prüfspitzenverlängerung
brauchen Batterien zur
Messung nicht
abgeschlossen werden eine Gerät zur
effizienten Zeit- und
Kosteneinsparung.
I
Der Barcode-Lesestift liest eintreffende Kopfzeilendaten
wie Aufstellungsraum, Initialen des Benutzers und
Raumtemperatur. Diese Informationen werden zu einem
dauerhaften Bestandteil der Ketteninformation und bei
jedem Test gedownloadet.
I
Das Digitalhydrometer misst die relative Dichte und die
Temperatur für jede Zelle und errechnet die temperaturangepasste relative Dichte, um Zeit zu sparen - alles in
einem Handgerät.
Es kann bis zu 256
Zellen pro Reihe
und bis zu acht
Reihen speichern.
Man braucht sich
keine Sorgen über
Parallax- oder
Handschreibdaten
auf Papierblättern
usw. zu machen. Es ist viel sicherer als ein
Kolbenhydrometer und ohne irgendeine Säure
überlaufen zu lassen, zu reinigen.
ProActiv nutzt ein Standard MS-Access-Datenbankformat.
Es erlaubt dem Nutzer Batteriedaten wie Spannung,
Impedanz, interzellularer Anschlusswiderstand,
Oberwellenanteilstrom, relative Dichte, InfrarotThermographen und mehr zu organisieren und zu
verwalten.
BITE® Zubehör
I
Verbessert die Leistungsfähigkeit der Bite-Produktreihe
I
Umfangreiches Angebot an Zubehör
I
Gestaltet für einzigartige Situationen
I
Sehr gut für unstandardmäßige Einrichtungen geeignet
Megger bietet eine komplette Zubehörpalette um die
Leistungsfähigkeit der BITE-Produktlinie zu verbessern.
Vieles davon wird unten vorgestellt, aber es gibt weit mehr
(inklusive Verlängerungskabel, Kalibrierungsanschlüsse, etc).
Obwohl wir bereits umfangreiches Zubehör anbieten,
entwickeln wir kontinuierlich weitere Ergänzungsprodukte,
wenn Interesse aufkommt.
I
Das RopeCTTM ist ein
flexibles, in hohem
Maße genaues
Stromübermittlungsgerät für das
Messen des
Stromflusses in
größeren
Batterieanlagen. Es ist
in zwei Längen
verfügbar: 60 cm und 90 cm bei 20 cm und 30 cm
Durchmesser. Es wurde speziell für das BITE® 2 und das
BITE® 2P entwickelt.
I
Die Mini-CTs sind für
Strommessungen in
kleineren Drahtstärken
und in Einzelkabel, die
sich in einem Bündel
befinden, geeignet.
I
Die Prüfspitzenverlängerung kann an die Empfänger und
an die Prüfspitzen des BITE 3, des BITE 2 und des BITE
2P angebracht werden. Sie sind ideal zur
Batteriemessung in Schränken und schwer erreichbaren
Erdungsfehler-Ortungsgeräte
Megger bietet zwei Erdungsfehlerortungsgeräte, zwischen
denen man wählen kann, das Batterie-Erdungsfehler-Tracer
(BGFT) und das Batterie-Erdungsfehler-Ortungsgerät (BGL).
Das BGFT verfügt über eine hervorragende
Geräuschbeseitigung, während das BGL eine automatische
Brücke zur Unterscheidung zwischen hoher Kapazitanz und
geringem Widerstand hat. Im Folgenden finden Sie eine
Kurzbeschreibung zu jedem Gerät.
Batterie-Erdungsfehler-Tracer (BGFT)
I
Einfaches Erkennen von Erdungsfehlern in ungeerdeten
Gleichstrombatteriesystemen
I
Funktioniert in Umgebungen mit hohem elektrischen
Geräusch
I
Vereinfacht die Fehlerverfolgung durch das Identifizieren
von widerstands- und kapazitanzcharakteristischen
Fehlergrößen
Das Batterie-Erdungsfehler-Tracer ist ein ökonomisches,
manuell ausgeglichenes Instrument, das Erdungsfehler in
ungeerdeten Gleichstrombatteriesystemen online aufspürt
und lokalisiert. Es ist in Umgebungen mit hohem
elektrischen Geräusch besonders wirkungsvoll, da die
Stärke des Teststromes bis zu 80 W justiert werden kann.
Das BGFT ist in all den Industrien besonders nützlich, in
denen die Energie für funktionierende Mess-,
Kommunikations- und Kontrollgeräte kritisch ist.
17
Das Batterie-Erdungsfehler-Tracer beschleunigt die
Fehlerortung, da es die Ausprobiermethode unterbindet
und weil Störungen lokalisiert werden können, ohne offline
zu gehen. Es ist netzbetrieben und hat eine manuelle
Brücke. Die manuelle Brücke wird benutzt, um zwischen
wahren Widerstandsfehlern und kapazitiven
Phantomfehlern zu unterscheiden, indem man ein
Rückkoppelungskabel verwendet, um die Kapazitanz auf
Null zu stellen. Aber die manuelle Brücke wird nicht zur
Verfolgung von Störungen benötigt.
Das BGFT arbeitet, indem es die Versorgungsfrequenz zu
20 Hz umwandelt. Dann leitet es das Wechselstromsignal
durch einige Koppelkondensatoren, um Transiente auf die
Gleichstromsammelschiene zu verhindern und wendet das
Wechselstromsignal auf dem Gleichstromsystem an,
während es online ist. Durch die Nutzung des
Handindikators folgen Sie den Signalen mit den höchsten
Messwerten, bis die Störung gefunden ist.
Batterie-Erdungsfehler-Ortungsgerät (BGL)
I
Erdungsfehler in ungeerdeten
Gleichstrombatteriesystemen werden einfach geortet
I
Verfügt über umfangreiche Funktionen und eine
automatische Brücke
Kleinsignalausgang des BGL ermöglicht den Batteriebetrieb,
macht das BGL aber auch für Systemgeräusche
empfindlicher. Es hat eine eingebaute, automatische Brücke
zur Unterscheidung zwischen wahren Widerstandsfehlern
und kapazitiven Phantomfehlern, so dass nur die realen
Fehler verfolgt werden. Das BGL wird von Panel zu Panel
verschoben, um den
Verfolgungsprozess so
lange fortzusetzen,
bis die Störung
gefunden ist. Da es
eine automatische
Brücke hat, ist es
sehr einfach, Fehler zu
verfolgen und somit sehr gut für den
Erstnutzer gestaltet.
Digitale Niederohmmeter
Oft fallen Batterien nicht wegen der schwachen Zellen
sondern wegen der schwachen interzellularen Anschlüsse
aus. Das Drehen ist eine mechanische Methode, um
sicherzustellen, dass die Widerstände des elektrischen Pfads
sehr niedrig sind. Aber es zeigt nicht wirklich die Qualität
des elektrischen Pfadwiderstandes an. Die einzig richtige
Methode ist es, jeden interzellularen Anschlusswiderstand
mit einem digitalen Niederohmmeter zu messen.
Megger hat einige DLROs, die sich für das Messen des
interzellularen Anschlusswiderstandes eignen. Die
Tragbarkeit der Instrumente ermöglicht eine mühelose
Mobilität um die Batteriekette herum.
Die DLRO-Geräte werden in starke, kompakte Gehäuse
eingebaut, so dass sie sowohl drinnen, draußen oder im
Labor eingesetzt werden können. Sie sind leicht und klein
genug, um in Gebiete mitgenommen zu werden, die zuvor
zu eng waren, um dorthin zu gelangen. Alle Modelle haben
eine große, leicht ablesbare LED Anzeige. Das DLRO10X
verfügt hingegen über einen großen, von hinten
beleuchteten LCD-Bildschirm.
DLRO10 und DLRO10X
I
Batteriebetrieben
I
Vereinfacht die Fehlerverfolgung durch das Identifizieren
von widerstands- und kapazitanzcharakteristischen
Fehlergrößen
Das Batterie-Erdungsfehler-Ortungsgerät wurde entwickelt,
um Erdungsfehler in Batteriesystemen ohne Trennung zu
erkennen, aufzuspüren und zu orten. Das BGL spürt
Erdungsfehler in stromführenden oder ausgeschalteten
Batteriesystemen auf und lokalisiert sie. Um Stunden nicht
notwendiger Fehlersuche einzusparen, unterscheidet das
BGL leicht zwischen Widerstandsfehlerströmen und
kapazitiven Ladungsströmen. Diese Eigenschaft erlaubt es
dem Gerät, Leckpfade zu entdecken und aufzuspüren,
gerade bei Anwesenheit von
Überspannungsbegrenzungskondensatoren.
Das BGL arbeitet, indem es online ein Wechselstrom Signal
filtert und auf die Gleistromsammelschiene anwendet. Der
18
I
Genaue Ergebnisse in weniger als 3 Sekunden
I
Sicherungsgeschützt bis 600 V
I
Die NiMH-Batterie reduziert das Gewicht
I
Erkennt automatisch den Durchgang in Potential- und
Stromanschlüssen
I
Visuelle Warnung vor bestehenden Hochspannungen in
den Anschlüssen
I
Verschiedene Funktionsmodi einschließlich der
Vollautomatik
I
Alphanumerische Tastatur für Notizen zu den
Prüfungsergebnissen (DLRO10X)
I
Benutzereinstellbare Höchst- und Niedrigstgrenzen
(DLRO10X)
I
Druckerausgang und Speicherfunktion (DLRO10X)
Das DUCTER® DLRO10 und das DUCTER DLRO10X setzen
neue Standards für die Niederohmmessung. Beide
Instrumente sind voll automatisch und wählen den
verwendbarsten Teststrom bis 10 A DC vor, um
Widerstände von 0,1 µOhm bis 2000 Ohm in einem von
sieben Bereichen zu messen. Für
Benutzer, die mehr
Kontrolle über den
Prüfvorgang haben
wollen, bietet das
DLRO10X ein
Menüsystem, das die
manuelle Auswahl des
Teststromes erlaubt. Das
DLRO10X ermöglicht
zusätzlich
Echtzeitdownloads der
Resultate und das
Speichern dieser im Gerät
für den späteren Download
auf den PC.
Digitale Zangenmessgeräte
I
Automatische Anpassungs- und automatische
Nullpunktrückstellungsfähigkeit
I
Volle Multimeter-Funktion
I
Echte RMS für die Genauigkeit (auch bei harmonischen
Ladungen)
Megger bietet eine Familie von DCM-R
Zangenmessgeräten, deren Einsatz ideal für die Installation,
Wartung, Überwachung oder Prüfung von Batterien und
anderen elektrischen Systemen oder Geräten ist. Die drei
Modelle in dieser Reihe bieten eine vielseitige, sichere und
genaue Lösung zur Strommessung ohne Abklemmen
(Wechselstrom und Gleichstrom), um Störungen in
stromführenden Batteriesystemen zu diagnostizieren. Diese
Serie misst Wechselstrom, Gleichstrom, Impuls- und
gemischten Strom und beinhaltet einen Diodentest.
Der Analogausgang dieser Geräte erlaubt den Anschluss
von Rekordern, Messwertschreibern und Oszillographen.
Diese Mehrzweck-instrumente bieten eine Vielzahl an
Funktionen für den individuellen Einsatz. Ihr stabiles Design
ist ideal für rauhe Klimas, wie Batterieräume, und spiegelt
eine vielseitige und qualitative Verarbeitung wider.
Isolationswiderstandsprüfgeräte
Batterien sollen von angrenzenden Geräten und von
metallischen Gegenständen gut isoliert werden. Die
Isolierung stiftet diversen Nutzen: 1.) sie hält die Ladung in
der Batterie, 2.) sie unterstützt normalen Fließstrom und 3.)
sie verringert Energieverluste. Wenn eine Batterie Elektrolyt
verliert, dann kann es einen Pfad zum Erdboden geben.
Falls ein solcher Weg besteht, wird mehr Strom gebraucht,
um die volle Batterieaufladung zu halten. Darüber hinaus
verkürzt ein solcher Pfad die Länge der Unterstützungszeit
der Batterie, abhängig von der Ernsthaftigkeit der
Leckstelle. Eine Isolationswiderstandsprüfung zeigt an, ob
es Leckstellen gibt. Der Isolationswiderstand wird über
einen der Anschlüsse der Batterie (vermutlich die
Batteriezahnstange oder der Batteriebehälter) zum Boden
gemessen. Der Test ist sehr einfach durchzuführen und
sorgt für eine Menge Vertrauen in den Gesamtzustand der
elektrischen Isolierung.
Dieser Test wendet eine Gleichstromspannung (z.B. 500 V
Gleichstrom) zwischen der Sammelleitung und dem
Einbaugehäuse an. Anschließend wird der DC Leckstrom
gemessen, um den Widerstand in Mega-Ohm oder GigaOhm zu errechnen. Je höher der Widerstand ist, desto
besser. Dieser Test wird für die Installation, und wenn
immer eine Leckstelle vermutet wird (bei Anzeichen wie
Salzanhäufungen), empfohlen.
Megger bietet eine Vielzahl von tragbaren
Isolationsprüfgeräten an. Die im Folgenden präsentierten
Instrumente sind die ökonomischsten Modelle und
kombinieren Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit.
Diese Geräte verfügen je nach Modell über
Prüfspannungen von 50 V bis 1 kV. Für analytische
Anwendungen werden multiple Testspannungen verlangt.
BM81/2 Isolationswiderstandsprüfgerät
I
Multiple Isolationstestspannungen von 50 V bis 500 V
Gleichstrom
I
Gestaltet nach IEC1010-1 Sicherheitsstandards
I
Bietet Funktionen wie ein Generalzweck-Ohmmeter und
-Voltmeter
I
Misst Spannungen bis zu 600 V Gleichstrom/
Wechselstrom
Das bevorzugte Isolations- und
Durchgangsprüfgerät für das Prüfen
von ISDN, das BM81/2, stellt die
Vollständigkeit und die Zuverlässigkeit
von verdrillten Telefonleitungen
sicher, die für die digitale
Schnellkommunikationen über ISDN
genutzt werden. Es ermöglicht die
Durchführung von Tests an
elementaren Serviceleitungen und
Geräuschmesswertmessungen
(einschließlich offenen, kurzen,
geraden und schiefen
Messwertablesungen). Der Benutzer
kann mit den sensitiven Geräten
19
Isolationswiderstandsmesswerte exakt bestimmen, die
andernfalls bei höheren Spannungen zu Beschädigungen
neigen würden.
BMM80 Isolationswiderstandsprüfgerät
I
Hochspezifiziertes
Niedrigspannungswiderstandsprüfgerät
I
Führt 50 V und 100 V Prüfungen durch
I
Misst Isolationswiderstände bis 200 Giga-Ohm
Das BMM80 besitzt einen
Millivolt-SignalumformerEingang, der einen weiten
Probebereich aufnimmt, um
Messungen von zusätzlichen
Parametern, wie Temperatur,
Strom, Feuchtigkeit, Druck und
Mikrowellenverlust zu
erlauben. Es bietet fünf
Isolationstestspannungen, die
50 V und 100 V Tests
einschließen, kombiniert mit
Kapazitätsmessungen, um voll
für Telekommunikationsanwendungen augestattet zu
sein.
Multimeter
Megger Multimeter werden für die Messung und Wartung
von Batterieketten und –zellen eingesetzt. Alle Geräte
ertragen aufgrund ihrer Gestaltung und Fertigung rigorose
Prüfungen und eignen sich daher zur
Außendienstanwendung. Alle Geräte entsprechen den
nationalen und internationalen Sicherheitstandards
EN61010-1. Sie beinhalten
viele Merkmale wie z.B. große
Digitalanzeigen,
automatisches Abschalten,
Wasser- und Staubresistenz. Es
gibt drei Serien von Megger
Multimetern (M8000, M7000
und AVO300), die je nach
Kundenbedürfnissen und
gewünschten
Geräteigenschaften geliefert
werden können.
20
Mit unseren Produkten bieten wir Ihnen elektrische
Prüfgeräte für alle Ihre Bedürfnisse aus einer Hand:
I
Batterieprüfgeräte
I
Kabelfehlerortungsprüfgeräte
I
Schutzschaltertestgeräte
I
Datenkommunikationsprüfgeräte
I
Faseroptikmessinstrumente
I
Erdungswiderstandsprüfgeräte
I
Isolationsprüfgeräte
I
Isolationswiderstandsprüfgeräte
I
Leitungsprüfer
I
Niederohmprüfgeräte
I
Motor und Generator Prüfgeräte
I
Multimeter
I
Ölprüfgeräte
I
Portable Appliance & Tool Testers
I
Tragbare Geräte- und Instrumentetester
I
Energiequalitätsprüfgeräte
I
Recloser-Prüfgeräte
I
Relaisprüfgeräte
I
T1-Netzwerk-Prüfgeräte
I
TDRs (Impuls-Reflektometer)
I
Transformatorenprüfgeräte
I
Tachometer und Drehzahlmesser
I
Wattstundenzähler-Prüfgeräte
I
STATES Anschlussleisten und Testschalter
®
Megger ist ein weltweit führender Hersteller und Lieferant
von Test- und Messinstrumenten für die
Energieversorgungs- und Telekommunikationsindustrie und
für Prüfungen in elektrischen Anlagen.
Mit Forschungs-, Entwicklungs- und Produktionsstandorten
in den USA und Großbritannien, dazu Vertriebs- und
technischer Unterstützung in den meisten Ländern, ist
Megger einzigartig platziert, um die Bedürfnisse seiner
Kunden weltweit zu erfüllen.
Umfangreichere Information zum Unternehmen Megger
und seiner umfangreichen Produktpalette an Test- und
Messgeräten können Sie wie folgt beziehen:
Postanschrift:
Megger Limited
Archcliffe Road
Dover
CT17 9EN
England
Telefon:
+44 1304 502 100
Fax:
+44 1304 207 342
Email:
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Oder besuchen Sie unsere Homepage:
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T +61 (0)2 9875 4765
F +61 (0)2 9875 1094
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With sales offices and authorized distributors in most countries, Megger can provide a
unique local service for the electrical and communications industries across a complete
range of test and measurement instruments. Contact Megger today for expert assistance.
Avec des bureaux de vente et de distributeurs autorisés dans la plupart des pays, Megger
peut fournir un service local unique pour les industries spécialisées dans l’électricité et la
communication à travers une gamme complète d’instruments d’essai et de mesure.
N’hésitez-pas à contacter Megger dès aujourd’hui pour une assistance spécialisée.
Gracias a las oficinas de ventas y de distribución autorizadas en la mayoria parte de los
paises, Megger puede proporcionar a un servicio local único a las industrias especializadas
en eléctrica y comunicación a través de una gama completa de los de intrumentes de
prueba y medida. No vacilan en contactar Megger a partir de hoy para la asistencia
especializada.
Mit Verkaufsbüros und authorisierten Distributoren in vielen Ländern bietet Megger einen
einzigartigen Service an Elektrischen- und Kommunikations- Prüf- und Messgeräten. Für
Fachbetreuung setzen Sie sich jetzt gleich mit Megger in Verbindung.
Megger
PO Box 15777
Kingdom of BAHRAIN
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HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG

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