Параметрический метод контроля эксплуатационных характеристик аккумуляторных батарей


Метод диагностики по характеристической частоте АБ



страница7/13
Дата17.10.2016
Размер2.77 Mb.
ТипДиссертация
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   13

2.2.2 Метод диагностики по характеристической частоте АБ

В разделе 2.1.3 было упомянуто о характеристиках последовательной RLC-цепи, в частности о существовании частоты, на которой эта цепь входит в режим резонанса. Как было показано в том же разделе, реальные АБ обладают низкой добротностью, и как следствие их резонансные свойства минимальны. В связи с этим термин «резонансная частота» правильнее будет заменить термином «характеристическая частота».

Согласно теории электротехники резонансом называется такой режим, при котором индуктивное и емкостное сопротивления оказываются равными и компенсируют друг друга [69]. Согласно выше сказанному характеристическая частота характеризует соотношение эквивалентной индуктивности L0 и емкости C0 аккумуляторной батареи. Из выражения (2.8) видно, что при равенстве индуктивной и емкостной составляющей реактивного сопротивления, оно становится равным нулю. Эту частоту легко можно определить визуально по графику частотной характеристики реактивного сопротивления. Например, свинцово-кислотная батарея FIAMM 12UMTB160 (С20 = 160 Ач) № 1 имеет характеристическую частоту ~100 Гц (см. рис. 2.8). Батарея типа FIAMM 20720 (С20 = 7,2 Ач) № 12 в свою очередь имеет характеристическую частоту ~700 Гц (рис. 2.20).

Как можно видеть батареи с разными емкостями имеют разные значения характеристических частот. Типы батарей FIAMM 12UMTB160 и FIAMM 20720 упомянутые выше, являются «крайними» (максимальной и минимальной емкости соответственно) во всей выборке исследуемых батарей. Можно предположить, что батареи с емкостями промежуточных значений (между 7,2 и 160 Ач) обладают промежуточными значениями характеристических частот (между ~100 и 700 Гц).



Рис. 2.20. Частотная характеристика реактивного сопротивления АБ типа FIAMM 20720

Рассмотрим график распределения свинцово-кислотных АБ напряжением 12 В типа FIAMM 20720 C20 = 7,2 Ач, Panasonic 3819 C20 = 35 Ач, Panasonic 5524 C20 = 45 Ач, Panasonic 7523 C20 = 65 Ач, Panasonic 10530 C20 = 90 Ач и FIAMM 12UMTB160 C20 =160 Ач (рис. 2.22). Значения характеристической частоты измерены на батареях в заряженном состоянии. Именно в этом состоянии батарея содержит заряд максимально близкий к величине С20. Характеристическая частота вычислялась способом, описанным в разделе 2.2.4.

Рис. 2.21. Зависимость номинальной емкости C20 от характеристической частоты FREZ для АБ разного типа

Распределение батарей на рис. 2.21 подчиняется некоторой функции. Методом наименьших квадратов получено уравнение, максимально точно описывающее распределение батарей

(2.25)

где a3 = -0,002, b3 = 0,001. График функции (2.25) приведен на рис. 2.21 (аппроксимирующая функция). Статистическая ошибка подбора составила 14,328 Гц.

В диапазоне характеристических частот ~300-750 мОм функция (2.25) на рис. 2.21 изменяется медленно. Сравнительно небольшому изменению емкости ∆С20 = 10 Ач (от 10 до 20 Ач) соответствует довольно большое изменение характеристической частоты ∆FREZ = 224,193 Гц. В диапазоне характеристических частот 50-100 Гц аппроксимирующая функция довольно быстро убывает. Такому же изменению емкости ∆C20 = 10 Ач (от 100 до 110 Ач) соответствует небольшое изменение частоты ∆ FREZ = 5,459 Гц. При вычислении номинальной емкости С20, превышающей 100 Ач, погрешности, допущенные при вычислении характеристической частоты FREZ, усиливаются в несколько раз и отражаются на результатах вычисления С20. Для АБ типа FIAMM 12UMTB160 (C20 =160 Ач) среднее значение ошибки ∆C20сред составило 18,168 Ач при стандартном отклонении SC20 = 7,521 Ач (табл. 2.7). При вычислении емкости С20, попадающей в диапазон до 20 Ач, погрешности вычисления частоты FREZ ослабляются и вносят минимальные ошибки в результат вычисления. Для АБ типа FIAMM 20720 (C20 = 7,2 Ач) среднее значение ошибки ∆C20сред = 0,0002 Ач, а стандартное отклонение SC20 = 0,120 Ач (табл. 2.7). В промежуточном диапазоне емкостей 20-100 Ач функция (2.25) изменяется сравнительно равномерно. Однако результаты вычисления C20 для батарей в этом диапазоне емкостей имеют неравномерный характер. Так средняя ошибка для АБ типа Panasonic 5524 (C20 = 45Ач) ∆C20сред = -7,105Ач при стандартном отклонении SC20 = 7,921Ач. В свою очередь ошибка ∆C20сред для батареи типа Panasonic 7523 C20 = 65 Ач составила 0,556Ач при стандартном отклонении SC20 = 6,139 Ач (табл. 2.7).

Средняя ошибка для АБ типа Panasonic 10530 (C20 = 90 Ач) ∆C20сред = 9,236 Ач несколько больше, что объясняется близостью к границе емкостей в 100 Ач. Стандартное отклонение SC20 для этого типа батарей составило 3,395 Ач (табл. 2.7).



Таблица 2.7

Тип АБ

№ AB

Заявленная номинальная емкость

C20, Ач

Вычисленная номинальная емкость

C20выч, Ач

Ошибка ∆C20, Ач

Среднее значение ошибки ∆C20сред, Ач

Стандартное отклонение SC20, Ач

20720

12

7,200

7,062

0,138

0,0002

0,120

20720

13

7,200

7,390

-0,190

20720

14

7,200

7,195

0,005

20720

15

7,200

7,202

-0,002

20720

16

7,200

7,150

0,050

3819

16

35

37,399

-2,399

-3,385

1,462

3819

17

35

38,760

-3,760

3819

19

35

36,884

-1,884

3819

21

35

40,656

-5,656

3819

22

35

38,226

-3,226

5524

41

45

56,182

-11,182

-7,105

7,921

5524

43

45

54,691

-9,691

5524

45

45

53,270

-8,270

5524

53

45

58,083

-13,083

5524

60

45

38,301

6,699

7523

12

65

60,130

4,870

0,556

6,139

7523

17

65

73,684

-8,684

7523

19

65

67,135

-2,135

7523

21

65

58,343

6,657

7523

24

65

62,929

2,071

10530

9

90

84,818

5,182

9,236

3,354

10530

12

90

76,637

13,363

10530

14

90

83,019

6,981

10530

15

90

81,102

8,898

10530

20

90

78,246

11,754

12160

98

160

136,514

23,486

18,168

7,521

12160

99

160

147,150

12,850

Таким образом, уравнение (2.25) позволяет прогнозировать номинальную емкость батарей различных типов по значению их характеристической частоты. Однако необходимо учитывать, что при использовании этого выражения для диагностирования батарей с емкостью превышающей 100 Ач точность определения C20 снижается.

Рассмотрим график распределения батарей в зависимости от резервной емкости CR и характеристической частоты (рис. 2.22). На графике приведены значения свинцово-кислотных АБ напряжением 12 В типа FIAMM 20720 C20 = 7,2 Ач, Panasonic 3819 C20 = 35 Ач, Panasonic 5524 C20 = 45 Ач, Panasonic 7523 C20 = 65 Ач, Panasonic 10530 C20 = 90 Ач и FIAMM 12UMTB160 C20 =160 Ач. Характеристическая частота вычислялась способом, описанным в разделе 2.2.4 из данных измеренных на батареях в частично разряженном состоянии (после хранения).

Рис. 2.22. Зависимость резервной емкости CR от характеристической частоты FREZ для АБ разного типа

Методом наименьших квадратов получено уравнение, максимально точно описывающее распределение батарей

(2.26)

где a4 = -0,006 и b4 = 0,003 – коэффициенты алгебраического уравнения (2.26).

График функции (2.26) приведен на рис. 2.22 (аппроксимирующая функция). Статистическая ошибка подбора составила 41,923 Гц.

Для АБ с высокой характеристической частотой в диапазоне 300-750 Гц функция (2.26) изменяется медленно с ростом частоты. Изменению емкости ∆СR = 20 мин. (от 13 до 33 мин.) соответствует достаточно большое изменение характеристической частоты ∆FREZ = 515,293 Гц. В диапазоне частот FREZ 50-120 Гц аппроксимирующая функция изменяется медленно и такому же изменению емкости ∆CR = 30 Ач (от 120 до 150 мин.) соответствует небольшое изменение частоты ∆FREZ = 10,175 Гц. А значит, при вычислении номинальной емкости СR, превышающей 120 мин., погрешность, допущенная при вычислении характеристической частоты FREZ, усилится в несколько раз и отразится на результатах вычисления СR.



Таблица 2.8

Тип АБ

№ AB

Заявленная номинальная емкость

CR, мин.

Вычисленная номинальная емкость

CRвыч, мин.

Ошибка ∆CR, мин.

Среднее значение ошибки ∆CRсред, мин.

Стандартное отклонение SCr, мин.

20720

12

13,800

13,202

0,598

0,508

0,305

20720

13

15,000

14,387

0,613

20720

14

14,200

13,793

0,407

20720

15

14,700

13,828

0,872

20720

16

14,500

14,450

0,050

3819

16

30,160

59,173

-29,013

-12,380

9,571

3819

19

27,290

34,948

-7,658

3819

20

27,310

33,059

-5,749

3819

21

28,210

35,765

-7,555

3819

22

17,110

29,033

-11,923

5524

41

41,380

51,176

-9,796

-11,929

6,365

5524

43

44,060

57,900

-13,840

5524

45

44,080

50,257

-6,177

5524

53

43,050

50,791

-7,741

5524

60

43,390

65,479

-22,089

7523

12

66,070

60,884

5,186

2,971

13,245

7523

14

59,030

65,928

-6,898

7523

16

48,080

62,219

-14,139

7523

18

61,160

46,052

15,108

7523

20

67,160

51,564

15,596

10530

9

93,190

67,136

26,054

34,212

10,550

10530

12

94,380

69,915

24,465

10530

14

117,350

77,946

39,404

10530

20

120,240

70,294

49,946

10530

21

111,360

80,168

31,192

12160

1

300,490

221,750

78,740

-159,332

282,192

12160

2

282,070

196,411

85,659

12160

98

363,260

711,567

-348,307

12160

99

241,120

694,539

-453,419

Так для АБ типа FIAMM 12UMTB160 (C20 =160 Ач, CR ≈ 300 мин.) среднее значение ошибки вычисления резервной емкости ∆CRсред составило -159,332 Ач при стандартном отклонении SCr = 282,192 мин. (табл. 2.8). При вычислении емкости С20, попадающей в диапазон до 30 мин., погрешности вычисления частоты FREZ ослабляются и вносят минимальные ошибки в результат вычисления. Для АБ типа FIAMM 20720 (C20 = 7,2 Ач) среднее значение ошибки ∆CRсред = 0,508 мин., а стандартное отклонение SCr = 0,305 мин. (табл. 2.8). В промежуточном диапазоне емкостей 30-120 мин. функция (2.26) изменяется сравнительно равномерно. Однако результаты вычисления CR для батарей в этом диапазоне емкостей имеют неравномерный характер. Так средняя ошибка для АБ типа Panasonic 5524 (C20 = 45Ач) ∆CRсред = -11,929 мин. при стандартном отклонении SCr = 6,365 мин.

Таким образом, уравнение (2.26) позволяет прогнозировать номинальную емкость батарей различных типов по значению их характеристической частоты. Однако необходимо учитывать, что при использовании этого выражения для диагностирования батарей с емкостью превышающей 100 Ач точность определения C20 снижается.



Каталог: scientific activities
scientific activities -> Результаты участия в Межрегиональном (с международным участием) конкурсе научно-исследовательских работ студентов – будущих учителей начальных классов и воспитателей доу
scientific activities -> Учебно-методическое пособие по подготовке к сдаче кандидатского минимума
scientific activities -> Структурно-семантические особенности формирования бронетанковой терминологии в английском языке
scientific activities -> Д т. н., доц. А. В. Косых 15 декабря 2012 г
scientific activities -> Учебно-методическое пособие по подготовке к сдаче кандидатского минимума
scientific activities -> Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности
scientific activities -> Научная школа-направление
scientific activities -> Отчет по результатам работ по Государственному контракту №112 от 20. 08. 2009 г. «Развитие человеческого капитала для региона инноваций»
scientific activities -> Постчеловеческое время
scientific activities -> Программа вступительного экзамена в аспирантуру по специальности


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   13


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал