Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Szeregowa bateria akumulatorów - wymiana częściowa

blues 22 Lut 2011 12:01 2882 15
  • #1 22 Lut 2011 12:01
    blues
    Poziom 13  

    Witam,

    Mam taki teoretyczny przypadek:

    Bateria (powiedzmy) 50 akumulatorów 12V połączonych szeregowo, normalnie o rezystancji wewnętrznej ok.6,5mOhm każda. 5 z nich jest walnięte, ma wyższą znacznie rezystancję wewnętrzną.

    Interesuje mnie co się stanie jeżeli te 5 szt wymienię na nowe. Z czasem procesy starzeniowe w akumulatorze postępują i wszędzie są zalecenia, żeby wymieniać całościowo baterię. Ale nie znalazłem porządnego wytłumaczenia dlaczego.

    -1 15
  • #2 22 Lut 2011 12:13
    electronictubes
    Poziom 21  

    W tym wypadku, przy połączeniu szeregowym rezystancja wewnętrzna zmaleje po wymianie kilku ogniw na nowe. Nie ma chyba zalecenia (co wynika ze zdrowego rozsądku) aby zmniejszać rezystancję wewnętrzną baterii. No bo przecież po wymianie wszystkich ogniw zmaleje ona jeszcze bardziej. Chodzi raczej o to aby był porządek przy wymianie ogniw akumulatora, czyli zalecenie jest w rodzaju porządkowych a nie czysto technicznych.

    0
  • #3 22 Lut 2011 12:20
    jdubowski
    Specjalista - urządzenia lampowe

    blues napisał:
    Interesuje mnie co się stanie jeżeli te 5 szt wymienię na nowe. Z czasem procesy starzeniowe w akumulatorze postępują i wszędzie są zalecenia, żeby wymieniać całościowo baterię. Ale nie znalazłem _porządnego_ wytłumaczenia _dlaczego_ .


    Cześciowa wymiana spowoduje nierównomierne ładowanie/rozładowanie akumulatorów. Jako że pojemność reszty baterii jest już zdegradowana to te nowe akumulatory będa niedoładowane (połączenie szeregowe - przepuszczasz ten sam ładunek przez wszystkie). Skutek będzie taki że przy kolejnej wymianie całej baterii (którą robisz np co 5 lat) te "prawie nowe" 5 szt. akumulatorów albo będzie również do wymiany - może nie na złom ale do przeniesienia w miejsce gdzie będą używane pojedynczo. Jeśli ich wtedy nie wymienisz to będą "gotować się" pod koniec ładowania.

    0
  • #4 22 Lut 2011 12:23
    forestx
    VIP Zasłużony dla elektroda

    blues napisał:
    Ale nie znalazłem _porządnego_ wytłumaczenia _dlaczego_ .
    mam UPS'y zasilane akumulatorami połączonymi po 20szt. szeregowo.
    Pewnego dnia brak zasilania i "zima". UPS nie zadziałał. Miernik w łapkę i jeden akumulator "padnięty".
    Podmieniam tą jedną sztukę.
    Pada następny.
    Przy czwartym poddałem się i zmieniłem całość.

    P.S.
    50 akumulatorów szeregowo?
    To ponad 600V.
    Ja do swoich zestawów (20*12,5V=250V) podchodzę "z pewną dozą nieśmiałości" :twisted:

    0
  • #5 22 Lut 2011 12:53
    blues
    Poziom 13  

    forestx napisał:
    blues napisał:
    Ale nie znalazłem _porządnego_ wytłumaczenia _dlaczego_ .
    mam UPS'y zasilane akumulatorami połączonymi po 20szt. szeregowo.
    Pewnego dnia brak zasilania i "zima". UPS nie zadziałał. Miernik w łapkę i jeden akumulator "padnięty". Podmieniam tą jedną sztukę. Pada następny. Przy czwartym poddałem się i zmieniłem całość.

    Bo trzeba mierzyć rezystancję wewnętrzną :)
    forestx napisał:

    50 akumulatorów szeregowo? To ponad 600V.
    Ja do swoich zestawów (20*12,5V=250V) podchodzę "z pewną dozą nieśmiałości" :twisted:

    Akurat to strzeliłem, ale mam baterię akumulatorów 58szt, podzielonych na gałęzie + i -
    To nie są rzadkie konfiguracje.
    Dodano po 8 [minuty]:
    jdubowski napisał:
    blues napisał:
    Interesuje mnie co się stanie jeżeli te 5 szt wymienię na nowe. Z czasem procesy starzeniowe w akumulatorze postępują i wszędzie są zalecenia, żeby wymieniać całościowo baterię. Ale nie znalazłem _porządnego_ wytłumaczenia _dlaczego_ .
    Cześciowa wymiana spowoduje nierównomierne ładowanie/rozładowanie akumulatorów. Jako że pojemność reszty baterii jest już zdegradowana to te nowe akumulatory będa niedoładowane (połączenie szeregowe - przepuszczasz ten sam ładunek przez wszystkie).

    Rozumiem, że nowe dostaną trochę po kościach przez lekkie niedoładowanie - "dostosują" się do starego zestawu. To jest jasne i logiczne.

    Ale co się dzieje ze starymi bateriami? Jak one będą się zachowywały? Tak samo będą się degradowały? Wolniej, szybciej?

    Spotkałem się z opiniami (oczywiście bez uzasadnienia...), że prostownik ładujący taką baterię może się rozwalić. Tego już kompletnie nie rozumiem...

    0
  • #6 23 Lut 2011 15:12
    electronictubes
    Poziom 21  

    blues napisał:

    Ale co się dzieje ze starymi bateriami? Jak one będą się zachowywały? Tak samo będą się degradowały? Wolniej, szybciej?

    Spotkałem się z opiniami (oczywiście bez uzasadnienia...), że prostownik ładujący taką baterię może się rozwalić. Tego już kompletnie nie rozumiem...


    Wszytko zależy o rezystancji wewnętrznej poszczególnych baterii. Powinny one być możliwie równe sobie w określonych granicach. Jeżeli będzie przez nie płynął prad ładowania lub rozładowania to na bateriach o większej rezystancji wewnętrznej wytworzy się większy spadek napięcia a co za tym idzie będą się bardziej grzały.
    Poza tym istotne jest jaka jest ich pojemność po dłuższym okresie użytkowania. Te stare mówiąc ogólnie są gorszej jakości i w połączeniu z nowymi szybciej się zdegradują. Tak więc gdy padnie określona liczba akumulatorów to na wszelki wypadek wymienia się wszystkie. Ale co zrobić gdy padnie tylko jeden? Ze względów ekonomicznych wypada tylko ten jeden wymienić. Natomiast co z innymi?
    Należy przy tej sposobności wszystkie pomierzyć. A to już niezłą zabawa zwłaszcza jak mierzy się rezystancję wewnętrzną i pojemność użytkową.
    Stad zalecenie co do wymiany jest tzw. porządkowe.
    Prostownik ładujący baterię jest przewidziany do ładowania baterii o określonej pojemności i rezystancji wewnętrznej, czyli ładuje określonym prądem, jeżeli nie ma przekroczenia tego prądu to się nie rozwali. Jeżeli zaś rezystancja wewnętrzna baterii będzie zbyt duża to prostownik może zwiększyć swoje napięcie na wyjściu (jeżeli ma taką możliwość, bo różne są prostowniki) i wtedy może paść.

    0
  • #7 23 Lut 2011 16:05
    blues
    Poziom 13  

    electronictubes napisał:
    blues napisał:

    Ale co się dzieje ze starymi bateriami? Jak one będą się zachowywały? Tak samo będą się degradowały? Wolniej, szybciej?
    Spotkałem się z opiniami (oczywiście bez uzasadnienia...), że prostownik ładujący taką baterię może się rozwalić. Tego już kompletnie nie rozumiem...

    Wszystko zależy o rezystancji wewnętrznej poszczególnych baterii. Powinny one być możliwie równe sobie w określonych granicach.

    Jakie są _rozsądne_ granice tolerancji rezystancji? Spotkałem się z opinią, że 10%.
    electronictubes napisał:
    Jeżeli będzie przez nie płynął prad ładowania lub rozładowania to na bateriach o większej rezystancji wewnętrznej wytworzy się większy spadek napięcia a co za tym idzie będą się bardziej grzały.Poza tym istotne jest jaka jest ich pojemność po dłuższym okresie użytkowania. Te stare mówiąc ogólnie są gorszej jakości i w połączeniu z nowymi szybciej się zdegradują.

    Tak właśnie podejrzewałem.
    electronictubes napisał:
    Tak więc gdy padnie określona liczba akumulatorów to na wszelki wypadek wymienia się wszystkie.

    Ale co to jest ta "określona"?
    W tym właśnie problem. Kiedy można kombinować z wymianą, a kiedy należy stanowczo powiedzieć, że wszystko jest do wymiany.
    czy 2/10 to dużo? a może 2/20 to dużo? A 5/50?
    electronictubes napisał:
    Ale co zrobić gdy padnie tylko jeden? Ze względów ekonomicznych wypada tylko ten jeden wymienić. Natomiast co z innymi?
    Należy przy tej sposobności wszystkie pomierzyć. A to już niezłą zabawa zwłaszcza jak mierzy się rezystancję wewnętrzną i pojemność użytkową.

    Rezystancja wewnętrzna jest prosta, jeżeli się posiada odpowiedni miernik.
    Jest jakiś _szybki_ sposób, żeby pomierzyć pojemność?
    electronictubes napisał:
    Prostownik ładujący baterię jest przewidziany do ładowania baterii o określonej pojemności i rezystancji wewnętrznej, czyli ładuje określonym prądem, jeżeli nie ma przekroczenia tego prądu to się nie rozwali. Jeżeli zaś rezystancja wewnętrzna baterii będzie zbyt duża to prostownik może zwiększyć swoje napięcie na wyjściu (jeżeli ma taką możliwość, bo różne są prostowniki) i wtedy może paść.

    Człowiek z którym rozmawiałem mówił, że częściowa wymiana akumulatorów w baterii może doprowadzić do uszkodzenia prostownika. Jak rozumiem to był skrót myślowy, bo sama wymiana polepsza tylko sytuację. Zmniejszamy przecież sumaryczną rezystancję wewnętrzną, a jedynym zagrożeniem jest szybsza degradacja starych baterii...

    0
  • #8 23 Lut 2011 20:41
    electronictubes
    Poziom 21  

    blues napisał:

    Jest jakiś _szybki_ sposób, żeby pomierzyć pojemność?


    Pojemność baterii mierzy się poprzez ich kontrolne rozładowanie. Czyli jeżeli przy rozładowaniu kontrolnym uzyskasz od Umax do Umin odpowiednią liczbę godzin przy stałym prądzie rozładowania np. 1A to masz pojemność w Ah. Można to skrócić stosując metodę rozładowania przez określony czas np. 1h (lub mniej) i notując dwie wartości skrajnego napięcia czyli Umax i uzyskane np. po jednej godzinie i przy prądzie 1A, dalej zakładając liniowość krzywej kontrolnego rozładowania przeliczyć ten czas jaki będzie dla Umin, wyjdzie ci w przybliżeniu pojemność w Ah. Można to przeliczyć za pomocą proporcji, lub na początku, dla wprawy wykreślnie. Ale to wszystko trwa długo.
    Można też zrobić coś samemu z klocków elektronicznych, wtedy czas pomiaru byłby dostosowywany do potrzeb.


    blues napisał:
    Człowiek z którym rozmawiałem mówił, że częściowa wymiana akumulatorów w baterii może doprowadzić do uszkodzenia prostownika. Jak rozumiem to był skrót myślowy, bo sama wymiana polepsza tylko sytuację. Zmniejszamy przecież sumaryczną rezystancję wewnętrzną, a jedynym zagrożeniem jest szybsza degradacja starych baterii...


    Zjawisko szybkości starzenia się pozostałych ogniw po wymianie ich części nie jest łatwo przewidywalne. Kiedyś w dawnych latach, w tzw. akumulatorniach telekomunikacyjnych każda bateria akumulatorów miała swój dziennik pomiarów i podlegała ustawicznym pomiarom i konserwacji, obecnie np. w urządzeniach rzadko konserwowanych zamienia się wszystkie akumulatory bo to jest przyjęte za postępowanie optymalne.
    W grę wchodzi fakt, że po wymianie części akumulatorów procesy starzeniowe reszty ogniw następują szybciej, o czym na ogół zapominamy, rezystancja wewnętrzna zwiększa się, prostownik ładujący np. stałą wartością prądu zwiększa swe napięcie ładowania. To zwykle, w przypadku przetwornic ładujących wiąże się ze zmianą, zwiększeniem częstotliwości (lub zmianą współczynnika wypełnienia czy może kształtu impulsów) i w skrajnym wypadku prostownik pada.
    Wydaje się jednak, że jest to zjawisko rzadkie, chociaż się z nim spotkałem parę lat temu W dużym UPs-ie zainstalowanym w telekomunikacji.

    0
  • #9 24 Lut 2011 17:26
    forestx
    VIP Zasłużony dla elektroda

    blues napisał:
    Bo trzeba mierzyć rezystancję wewnętrzną :)
    - mierzę.
    electronictubes napisał:
    Pojemność baterii mierzy się poprzez ich kontrolne rozładowanie. Czyli jeżeli przy rozładowaniu kontrolnym uzyskasz od Umax do Umin odpowiednią liczbę godzin przy stałym prądzie rozładowania np. 1A to masz pojemność w Ah. Można to skrócić stosując metodę rozładowania przez określony czas np. 1h (lub mniej)
    - nam chodzi o szybki sposób mierzenia pojemności :twisted:
    Pod "serwerownią" mam 5 UPS'ów. Czyli sto akumulatorów. I jeszcze kilkadziesiąt akumulatorów poza firmą.
    Gdybym je sprawdzał poprzez "godzinne" rozładowanie, to zajęło by mi to miesiąc :twisted:
    Kolega, który zajmował się kiedyś UPS'ami odpowiedział w ten sposób:
    Identyczne akumulatory, pracujące w identycznych warunkach, będą się identycznie starzeć. Więc wymiana kilku sztuk mija się z celem.
    Pracuje w kablówce. Nie mogę sobie pozwolić na przerwy w zasilaniu.
    Do tego stopnia, że moje UPS'y pracują po dwa równolegle na fazę. I zdecydowaliśmy, że co 3-4 lata wymieniamy całość akumulatorów.
    A piwnica z UPSami wygląda tak:
    Szeregowa bateria akumulatorów - wymiana częściowa
    Akumulatorki "malutkie", bo za ścianą stoi agregat.
    Więc UPSy pracują 28 sekund (z zegarkiem w ręku).

    0
  • #10 25 Lut 2011 10:26
    electronictubes
    Poziom 21  

    Przy połączeniu szeregowym akumulatorów o pojemności baterii decyduje najsłabsze ogniwo i taką pojemność ma cała bateria. Zatem gdy jedno ogniwo odbiega od innych to ono pierwsze padnie. Jeżeli możemy zmierzyć rezystancję wewnętrzną każdego z ogniw, półki lub nawet całej baterii to ogniwo o największej rezystancji jest z dużym prawdopodobieństwem tym o najmniejszej pojemności. Tak więc, po jakimś czasie użytkowania, dobieramy ogniwa pod kątem rezystancji wewnętrznej a mierzymy pojemność większej ilości tj. półki czy całej baterii, a to dużo czasu nie zabierze. Jeżeli w pomiarach pojemności całej baterii po jakimś czasie wyjdzie znaczna obniżka, to mamy dwa wyjścia: wymienić wszystkie lub szukać ogniw o największej rezystancji wewnętrznej czy najniższym napięciu. Z reguły jednak występuje sytuacja, zwłaszcza gdy na miejscu brak konserwatora, że pada bateria.

    0
  • #11 25 Lut 2011 12:45
    gienek333
    Poziom 12  

    Kilka lat jeżdżę pojazdami na akumulatory i nigdy nie były one nowe (pojazdy i akumulatory). Rezystancję wewnętrzną można z grubsza określić obciążając akumulator dużym prądem np 2C i policzyć do 10 mierząc napięcie należy wybrać akumulatory o podobnych parametrach. Aby nie rozwalało kolejnych można stosować stabilizatory równoległe (do każdego akumulatora). Akumulatory żelowe czy agm zawierają elektrolit, którego podstawą jest woda. Rezystancja rośnie jeżeli woda wyparowuje (albo następuje zasiarczenie). Akumulatory nigdy nie są identyczne ani nie pracują w identycznych warunkach (umieszczone wewnątrz baterii mogą mieć inną temperaturę). Załóżmy że mamy 2 akumulatory i jeden ma trochę mniejszą pojemność to po kilku cyklach ładowania jest on cały czas przeładowywany, a drugi nie doładowywany, jeżeli różnica zrobi się duża to z pierwszego będzie wyparowywać woda (mimo że jest zamknięty) i tak aż do sucha. Jeżeli będzie stabilizator równoległy to energia nadmierna wydzieli się w nim w postaci ciepła a nie rozkładając wodę, a w tym czasie drugi się doładuje (takie rozwiązania stosuje się np przy litowo-jonowych).Gdy elektrolit jest płynny to po prostu dolewamy wodę.Osobiście dolewałem wodę również do AGM (elektrolit w macie z włókna szklanego),są z 96r i działają.Jako ciekawostkę dodam że największy ubytek wody jest w celi połączonej z + (nie wiem dlaczego).

    0
  • #12 25 Lut 2011 13:17
    rafbid
    Poziom 31  

    Rozrysuj jak są połączone te gałęzie akumulatorów i zaznacz które chcesz wymienić.

    0
  • #13 25 Lut 2011 16:47
    blues
    Poziom 13  

    rafbid napisał:
    Rozrysuj jak są połączone te gałęzie akumulatorów i zaznacz które chcesz wymienić.
    Tak jak napisałem na początku - przypadek jest teoretyczny, więc nie podam konkretnych rysunków.

    Ale... jakie znaczenie ma miejsce umieszczenia w łańcuchu? Co za różnica czy to początek, środek czy koniec? Oczywiście, zakładamy, że wszystkie mają jednakowe, dobre chłodzenie oraz odpowiednią temperaturę otoczenia...
    electronictubes napisał:
    [...] Z reguły jednak występuje sytuacja, zwłaszcza gdy na miejscu brak konserwatora, że pada bateria.
    I tak mi się wydaje, że kluczem do całego tematu jest systematyczna kontrola akumulatorów w baterii :)

    0
  • #14 25 Lut 2011 17:06
    jdubowski
    Specjalista - urządzenia lampowe

    blues napisał:
    rafbid napisał:
    Rozrysuj jak są połączone te gałęzie akumulatorów i zaznacz które chcesz wymienić.
    Tak jak napisałem na początku - przypadek jest teoretyczny, więc nie podam konkretnych rysunków.

    Ale... jakie znaczenie ma miejsce umieszczenia w łańcuchu? Co za różnica czy to początek, środek czy koniec?


    Żadna, ale proszący o rozrysowanie zapewne przekonany był że masz połaczenie szeregowo-równoległe a w takiej sytuacji problem komplikuje się jeszcze bardziej.

    0
  • #15 26 Lut 2011 10:52
    rafbid
    Poziom 31  

    Tak byłem przekonany że masz połączenie szergowo-równoległe. Aby zapewnić jak najdłuższą prace całej baterii zalecam dodatkowo doładwywać co jakiś czas nie doładowane ogniwa.

    0
  • #16 04 Lis 2011 22:03
    blues
    Poziom 13  

    W zasadzie ciekawość została zaspokojona w wystarczającym stopniu, choć nie do końca.

    0