На рынке представлен широкий спектр оборудования для тестирования аккумуляторов, представляющего различные способы тестирования аккумуляторов. Существует много спорных мнений о том, какому из них лучше доверять. Очень часто задается вопрос: почему при использовании разных тестеров на одном и том же куске аккумулятора получаются разные результаты? В этой статье мы рассмотрим доступные методы тестирования аккумуляторов и попытаемся объяснить, откуда берутся различия в результатах.
Какие существуют методы проверки аккумуляторов?
Мы можем проверить батарею несколькими способами: некоторые из этих методов представляют собой прямые измерения физических величин, а некоторые — косвенные измерения, при которых измеренное значение не получается напрямую. Другие представляют собой косвенные методы, предполагающие расчет параметров, определяющих эффективность аккумулятора. Для каждого метода мы опишем, как выглядит диагностика аккумулятора на основе метода и что следует учитывать при сравнении результатов.
Проверяем состояние заряда аккумулятора
Измерение плотности электролита
Проверка плотности электролита в свинцово-кислотных аккумуляторах используется для оценки степени заряженности аккумулятора и косвенно его технического состояния. Плотность электролита прямо пропорциональна концентрации серной кислоты, которая является энергоносителем в аккумуляторе. Электролит в полностью заряженном аккумуляторе имеет плотность ок. 1,28 г/см3 (Плотность уменьшается с повышением температуры на 0,01 г/см3 на каждые 15°C . Более низкая плотность указывает на неполный заряд аккумулятора или может сигнализировать о повреждении аккумулятора. При проверке плотности не забудьте проверить, что уровень электролита в норме.
Преимуществом проверки электролита является одновременная визуальная оценка его состояния и возможность сравнения отдельных элементов аккумуляторной батареи. Для необслуживаемых или герметичных аккумуляторов у нас нет возможности измерить плотность электролита. В таких случаях может возникнуть необходимость использования других методов оценки состояния заряда аккумулятора, чаще всего основанных на измерении напряжения.
Мы можем свободно сравнивать результаты плотности между собой, поскольку это измерение физической величины. Существуют гораздо более точные однотипные лабораторные приборы, которые позволяют сравнивать имеющиеся устройства по точности.
Измерение напряжения аккумулятора
Измерение напряжения батареи (обычно батареи из 6 ячеек, соединенных последовательно) — одно из самых простых измерений, которые мы можем выполнить. Для такого измерения не понадобится дорогостоящее оборудование, скорее всего, с этой задачей справится даже недорогой мультиметр. Если мы хотим сделать все правильно, нам нужно запомнить обязательные условия: аккумулятор следует предварительно зарядить, затем оставить отключенным на 24 часа и измерить напряжение, которое должно составлять ок. 12,8 В в случае аккумулятора с жидким электролитом и ок. 12,9В в герметичном аккумуляторе (например, VRLA).
Вот как нам следует измерять напряжение и как мы его измеряем? Чаще всего АКБ оставляют в автомобиле, где он постоянно нагружен небольшой нагрузкой покоя (вы уверены?), и любое действие типа открытия/закрытия автомобиля генерирует короткие импульсы тока довольно большой величины. В таких условиях мы обычно снижаем ожидаемое напряжение примерно на 0,1–0,2 В, и измерение все равно будет полезным.
Мы всегда можем сравнить полученные значения напряжения, и не должно возникнуть проблем с поиском эталонного прибора – портативного мультиметра ценой ок. За 1000 злотых будет измерено напряжение аккумулятора с точностью до нескольких милливольт, что поможет решить, достаточно ли точен прибор, используемый в мастерской (0,5% — достаточная точность). Это гораздо более высокая точность, чем требуется действующим стандартом тестирования аккумуляторов.
Тест батареи под нагрузкой
Задача стартерной батареи, как следует из названия, состоит в том, чтобы запустить двигатель, что с точки зрения батареи означает обеспечение очень большого тока в течение очень короткого времени. Полностью заряженная батарея бесполезна, если она не может обеспечить достаточный ток для стартера. Следовательно, многие люди ценят нагрузочные тестеры, которые обеспечивают большие значения нагрузки (порядка 200–600 А), близкие к пусковым токам, которые могут возникнуть в реальных условиях.
Мы можем сравнить результаты нагрузочного теста при условии, что они были проведены корректно и в одинаковых условиях нагрузки. Имейте в виду, что такие факторы, как температура и степень заряда, существенно влияют на работу аккумулятора. Если значение тока нагрузки было другим, то не стоит пересчитывать эти значения слишком поспешно – элементы аккумуляторной батареи имеют нелинейные характеристики и падение напряжения на их внутреннем сопротивлении не увеличивается пропорционально току.
Проверка емкости аккумулятора
Номинальная емкость аккумулятора выражается произведением тока разряда на время и выражается в ампер-часах (Ач). Из-за нелинейного поведения аккумуляторов (особенно свинцово-кислотных) результирующая емкость будет значительно ниже при более высоких токах разряда. В случае стартерных аккумуляторов указывается значение тока C/20, то есть тока, при котором аккумулятор полностью разряжается за 20 часов. Как нетрудно догадаться, указание конкретного тока разряда предназначено для обеспечения повторяемости и возможности сравнения разных аккумуляторов.
На рынке существуют специализированные устройства для проверки емкости, которые разряжают аккумулятор заданным током до определенного уровня. Их полезность при тестировании стартерных аккумуляторов ограничена из-за продолжительности процедуры и того факта, что емкость здесь не является самым важным параметром. Кроме того, стартерные аккумуляторы имеют короткий срок службы, а чрезмерная разрядка сокращает их срок службы.
Тестеры, основанные на измерении проводимости/внутреннего сопротивления
Тестеры, основанные на измерении внутреннего сопротивления, иногда также называют тестерами проводимости (проводимость является обратной величиной сопротивления). Существует два наиболее распространенных метода измерения: один использует очень короткие импульсы тока относительно большой величины. Второй предполагает использование переменного тока гораздо меньшей величины и непрерывного характера. Таким образом, мы фактически измеряем импеданс (эквивалент сопротивления переменному току). Почему так? Мы упоминали, что внутреннее сопротивление зависит от тока, которым мы нагружаем батарею. Приведенный в учебниках по электротехнике пример элемента или батареи как последовательно соединенных электродвижущей силы и внутреннего сопротивления неточен для кислотных батарей. Величина импеданса кислотного аккумулятора, напротив, очень мало зависит от тока измерения, поэтому хорошо подходит для оценки состояния аккумулятора (но зависит, например, от выбранной частоты).
Это описание кажется сложным по сравнению с удобством и простотой работы с современным тестером. Выбираем эталон измерения, пусковой ток и через несколько мгновений получаем результат. Но откуда он взялся? Даже если читатель не знаком с техническими подробностями, он может с уверенностью указать, что на сегодняшний день пусковой ток аккумулятора нигде не проявлялся. Даже внутреннее сопротивление не появляется непосредственно в результате измерения.
Как измерить пусковой ток?
Как определить пусковой ток аккумулятора, указанный на этикетке, определяется соответствующими стандартами. В Польше применимым и наиболее распространенным является европейский стандарт, принятый в нашей стране как PN EN 50342-1:2016-01. Поэтому, если мы хотим сравнить значение на этикетке с реальным, нам следует выполнить аналогичную процедуру. Как вы это сделаете? Вкратце, нам необходимо охладить ранее заряженный аккумулятор до -18°С, а затем (выждав указанное время) можно провести нагрузочный тест. Ключевым моментом испытания является подача тока, равного значению пускового тока, в течение 10 секунд. Тест считается пройденным, если напряжение в конце теста не опустится ниже 7,5В. Что, если он упадет? Нам нужно повторить тест, на этот раз с меньшим током. Используя этот метод, мы фактически предполагаем результат вначале и получаем только ответ «да» или «нет». Каждый отдельный тест по стандарту занимает ок. 3 ночи.
Практические методы
Желает ли кто-нибудь проверить аккумуляторы в мастерской на полное соответствие стандарту? Конечно, нет. Такой тест занимает слишком много времени и не подходит в качестве плановой проверки батареи. Почему тогда все эти тестеры показывают значение тока по EN или другим стандартам? Ответ прост, хотя и не всех удовлетворит: это значение рассчитывают тестировщики. Более того, в самом стандарте не указано, как выполнить такое преобразование — производители должны использовать собственную процедуру.
Диагностика аккумулятора электронным тестером предполагает проведение определенных измерений, таких как напряжение или значение импеданса или импульсная характеристика, и на основе этих (а также других данных, например, информации о температуре) рассчитывается внутреннее сопротивление, а также расчетная пусковая емкость. Так что тот факт, что каждый тестер показывает немного по-разному, является естественным следствием метода. Конечно, конкретный тестер может работать лучше или хуже относительно фактической пусковой мощности (согласно стандарту), но все они делают это расчетным путем, с большей или меньшей погрешностью. Аналогично обстоит дело и в случае обнаружения внутреннего короткого замыкания или определения того, что аккумулятор пригоден или не пригоден для дальнейшей эксплуатации – выдача этих сообщений будет зависеть от алгоритмов и результатов сравнения параметров. Например, если значения близки к порогу принятия решения – может случиться так, что тестеры покажут разные результаты.