Емкость пластин свинцово-кислотных тяговых АКБ

[+Platte]

Добрый день.
Данная тема - это обсуждение мыслей, касательно емкости отрицательных и положительных пластин тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов.
Для начала, что бы мы говорили на одном языке, приведу немного теории.
Во первых, в некоторых источниках, указывается следующее: емкость аккумулятора состоит из емкости отрицательных и емкости положительных пластин. При этом, в тяговом аккумуляторе, отрицательных пластин больше, на 1 шт. Например 5 PzS 775. Говорит о том, что в аккумуляторе 5 положительных пластин емкостью 155 Ач и 6 отрицательных пластин.
Во вторых, то что мы называем напряжением, на самом деле называется разностью потенциалов, и вот почему: каждая пластина, обладает потенциалом относительно токопроводящей среды. В нашем случае это электролит. Информации по этому поводу не так много. Согласно Устинову, эти параметры будут соответствовать следующим значениям:
                                         Разность потенциалов   Пол. потенциал   Отриц. потенциал
При разомкнутой цепи                 2,12В                         2,25В                              0,13В
В конце разряда                          1,70В                         1,90В                              0,20В
В конце заряда                         2,65В                         2,45В                             -0,20В

Как видно, отрицательный потенциал, в конце заряда, меняет свою полярность и становится отрицательным. Вот как раз по этой причине мы и получаем напряжение в конце заряда 2.65В. Вышеизложенные параметры, подтверждаются проводимыми работами. (пока не выходит прикрепить фото)


Еще одним интересным моментом является следующее утверждение, о том, что со временем отрицательные пластины перестают переходить через ноль и как следствие, емкость системы снижается.

Практически, это так же подтверждается. АКБ возрастом 5 лет и более в конце заряда имеют 2.40-2.50В. Измерения показали, что разность потенциалов, это напряжение положительной пластины. А отрицательная пластина имеет потенциал около нуля.

Возникает масса вопросов: а возможно обслуживать АКБ, так, что бы отрицательный потенциал снова приходил в норму? Что в этот момент происходит с минусом? Это сульфатация или другие процессы? Могут ли положительные пластины заряжаться более чем 2.50? Как неправильная эксплуатация влияет на состояние пластин?

На эти и другие вопросы я попробую ответить в дискуссионном процессе с участниками форума.
Для начала, я проведу несколько измерений различных аккумуляторов и приведу данные параметры здесь. Кому интересно, приглашаю к обсуждению.
Буду выкладывать материал 1 раз в неделю.
Пока так.

[krufel]

Валяй. Интересно.

[+Platte]

Для начала приведу план работ и цель.
1. Для статистики будет представлена новая банка производства TAB 4 PzS 620. Банка новая, начнем с заливки электролита и записи потенциалов. Будем считать это началом измерения. Далее Б.У. элементы с различным временем наработки.
2. Измерения будут проводится следующие: измерение разности потенциалов. измерение потенциалов по отдельности. Измерение внутреннего сопротивления. Измерение плотности электролита.
3. Потенциалы измеряются с помощью кадмиевого электрода. (чистота 0) для снятия данных используется мультиметр HP 3457A
4. Отдельным моментом хочу проверить утверждение, что внутреннее активное сопротивление положительных пластин в тысячи раз больше отрицательных пластин. И при измерение внутреннего сопротивления измеряется система: положительные пластины и электролит, а отрицательная пластина из за малых значений в измерении не участвует.

Планируемый результат.
1. Подтвердить значения потенциалов.
2. Посмотреть к чему приводят контроль-тренировочные циклы применительно отдельных потенциалов.
3. Посмотреть в динамике изменения внутреннего сопротивления элементов.

[+Platte]

Так, видимо для выкладывания фото, мне нужно написать не менее 10 сообщений, правильно понимаю?
Добавлено 27 Май 2022 в 16:45
Хотя некоторое время я был зарегистрирован на форуме. Забыл логин и пароль. Теперь создал новый. 

[krufel]

Старайся)

[+Platte]

Ну, тогда буду стараться.
Начну издалека.
Тяговые АКБ, нормированы и стандартизированы. Это значит, что для них утверждены те или иные параметры. Например, заряд данных АКБ. По DIN стандарту утверждено 4 вида заряда для жидкостных АКБ и 1 вид для АКБ с регулируемым клапаном. Самое примечательное это то, что в каждом профиле заряда конечное напряжение заряда составляет 2,65В на элемент. Но это не всё. Данное напряжение достигается при определенных токах, опять же, ток зависит от конкретного профиля заряда. И вся эта система "собрана таким образом" что бы заряд, продлился от 2х до 14-ти часов. Длительность заряда зависит от следующих факторов: профиль заряда, глубина разряда, ток заряда и коэффициент перезаряда АКБ.
Таким образом, тяговая АКБ: это баланс между возможностями использования АКБ и её технической эффективностью. Следовательно, АКБ подбирается под нагрузку. Существует два основных графика нагрузки. 8-ми и 12-ти часовая смена. Более того, таких смен может идти две и даже три. Как пример, две смены по 8 часов. И неверно подобранное зарядное устройство способно "погубить" АКБ.
Но нас интересует всего один момент. Это то, что исправная АКБ всегда, ( подчеркну) всегда в конце заряда имеет 2,65В на элемент. А вот откуда берётся 2,65В мы как раз и будем выяснять.

[+Platte]

Пока добираю сообщения, поразмышляю вслух.
Вопрос: на выходе наших работ, получаем некие данные. Что дальше с этим делать.
Как пример: Допустим, мы измерили потенциалы плюса и минуса. Аккумулятор 4 PzS 620. По факту мы измерили напряжение (если на минусе) пяти отрицательных пластин  или на плюсе четырех положительных. Электрически, это одна точка, по этому измеряем все пластины разом. Допустим что даже мы что то обнаружили. Обнаруженная проблема сразу теряется в неопределенности в месте дефекта. (на примере минуса): У нас могут быть следующие варианты. Проблема в одной минусовой пластине. Проблема в нескольких минусовых пластинах. Проблема сразу во всех минусовых пластинах. Следующий вопрос: процесс обратимый или нет? Можем ли мы вернуть начальные свойства минусовому потенциалу? Если можем то на сколько? А все эти установки по десульфатации когда возвращают емкость, они вообще что делают? А если проблемы вызваны не сульфатацией пластин, а например саморазрядом положительного или отрицательного потенциала? Тогда что? А как специалист понимает что это сульфатация а не что то другое?
Информация к размышлению.

[+Platte]

Есть АКБ Faam 24V 2 PzS 230. Там ситуация как раз следующая: емкость при контрольном разряде:

№ аккумулятора       1           2         3            4      5             6          7          8      9          10          11         12 Емкость, А×ч         179,9   146,8   156,2   156,2   180,8   186,5   149,6   177,0   139,2   166,6   171,4   185,6 От номинальной, %   78%    64%     68%    68%     79%    81%     65%    77%     61%     72%     75%    81%

Так как оборудование по прописи потенциалов на другом объекте, то пока можем ориентироваться на косвенные признаки, а именно напряжение в конце заряда, после вышеуказанного контрольного заряда.


№ аккумулятора                  1         2         3         4         5         6         7         8         9        10        11          12
Напряжение, В            2,605   2,421   2,446   2,434   2,460   2,661   2,411   2,445   2,436   2,463   2,471   2,692


Только две банки выходят к 2,65В. Остальные и не думают. Роста напряжения нет. Что такого сделать, что бы заставить работать минусовые пластины... Предположительно, у неё проблемы с минусами. Посмотрим, что будет после второго контрольного разряда. Любопытно, если эта акб отдаст 80% и более, с неисправными минусами. И как долго она потом проработает.

[Branimir]

Только две банки выходят к 2,65В. Остальные и не думают. Роста напряжения нет.

- Каким током велся заряд,
- до какого общего Umax (я так понял, что банки не по раздельности заряжали) и по какому алгоритму,
- время заряда (и сообщенная зарядом емкость).
- до какого Imin,
- какая плотность сверху ???
Есть уверенность, что расслоения нет?
Сопротивление банок есть чем замерить?

[+Platte]

1. Ток в конце заряда 6А.
4 банки

2 банки


2. Заряд по группам (группа собирается по емкости, всего 4 группы) переданная емкость 700Ач. Время заряда 4 дня 10 часов.
3. Заряд согласно профилю DIN заряд Wa ток в конце заряда 6А. На данной ступени перезаряд составил 430Ач.


4. плотность 1,25-1,26. Я думаю обводнена АКБ, но это пока домыслы.
5. уверен. А вот что нам даст увеличение плотности за счёт его замены, это отдельный вопрос, но подозреваю с при нерабочих минусах - ничего не даст, хотя надо попробовать.
6. Сопротивление измеряется после каждого цикла заряда (1 день на отстаивание) на сегодня:

[Branimir]

Элементы №2, 7, 9 имеют
- самую низкую емкость от номинала
- и, одновременно, самое высокое сопротивление
- (логично, при этом, и самое низкое напряжение при заряде в последовательной цепи)
Возникает предположение о:
- либо хронический недозаряд (с очаговой сульфатацией по высоте на фоне расслоения)
- либо уже деградационные процессы отд. пластин на фоне перезарядов этих отд. ячеек.

Если качественное перемешивание (для устранения возможного расслоения)
и перезаряд (с предполагаемой десульфатацией и выравниванием заряженности поверхности всех пластин) этих ячеек
не приведет к росту их емкости, то это, скорее, второе...
Но нужно 2-3 полных цикла.

Кстати, ток окончания заряда слишком высоковат для данной емкости, чтобы судить о полной и равномерной заряженности поверхности пластин...
Выравнивания не происходит при таком токе.

[+Platte]

"Самое сложное в этом процессе, не выдавать желаемое за действительное".
Элементы 2, 7, 9 имеют:
- самую низкую емкость от номинала # согласен, а еще есть банки 3 и 4 которые лишь чуть лучше.
- и, одновременно, самое высокое сопротивление # не согласен. самое высокое только у 7 банки, остальные примерно равны. Например у 4 банки, оно выше чем у банки 2.
- либо хронический недозаряд (с очаговой сульфатацией по высоте на фоне расслоения) # сульфатация отрицательных или положительных пластин? Почему сульфатация?
Кстати, ток окончания заряда слишком высоковат для данной емкости, чтобы судить о полной и равномерной заряженности поверхности пластин... Выравнивания не происходит при таком токе. # какими источниками оперируете по току? С чего решили что много? Ток согласно DIN стандарту (даже чуть чуть меньше). График был выше.

То, что это хронический недозаряд, это скорее всего так и есть, но меня интересуют не причины и следствия, а почему в составе АКБ банки ведут себя по разному. Я пока делаю ставку на плохие минусовые пластины (опять же две версии либо ресурс либо сульфатация). По моей логике, банки 1,6,12 должны отдать если не 100% емкости то хотя бы более 90%, т.к. считаю что минусовые пластины исправны. Пока так. 

[+Platte]

А вот и подъехали картинки с потенциалами: новая банка 4 PzS 620. Заряд. Две банки последовательно. (красная и черная)
Разность потенциалов.


Положительные пластины


Отрицательные пластины.

[+Platte]

А вот такая же банка, только старая.

Я пока нашел одну такую картинку, у производителя, как себя ведут потенциалы. Интересно будет проверить.

[Branimir]

Я пока делаю ставку на плохие минусовые пластины (опять же две версии либо ресурс либо сульфатация

Для вывода (какие именно пластины не работают) нужен, хотя бы, расклад по отдаваемой емкости при разряде до 2v и после (например, током 0,1С).

[+Platte]

Для вывода у меня есть оборудование и кадмий
Расскажите пожалуйста чуть подробнее, откуда берется 2В, почему не 1.70? И что нам это даст?

[Branimir]

Если скисла ПАМ, то до 2v отдает сильно менее 50%.
Если проблемы с ОАМ, то после 2v отдает сильно менее 45%.
Как показывает практика (в т.ч. по переполюсовке, с последующей разборкой пластин).

[+Platte]

Я понял. У Вас косвенный метод определения.
Попробуем прямой, и сравним с моими и Вашими предположениями.

Второй разряд АКБ.






И ничего не произошло.