Аккумуляторы и зарядное устройство ДГУ: подбор и подзаряд

Какую ёмкость и ток холодной прокрутки задаёт руководство двигателя?

Из руководства двигателя берут напряжение бортовой сети и минимальную суммарную ёмкость батарей. По руководству ЯМЗ-536 пусковое устройство - электрический стартер 24 В и 4 кВт «при использовании аккумуляторной батареи общей ёмкостью не менее 110 А·ч». Там же задан пуск от батарей общей ёмкостью 132 А·ч: без средств облегчения пуска до минус 10 °C, с электрическим подогревом воздуха от минус 20 до минус 30 °C. Это цифры одного двигателя: ряд ёмкостей берут из руководства своего агрегата.

РЭ силовых агрегатов ЯМЗ-238 перечисляет ряд: батареи С20 на 132, 182, 190 и 264 А·ч. Третий параметр - ток холодной прокрутки. ГОСТ Р 53165-2020 определяет его как ток разряда, который изготовитель заявил для пуска двигателя в условиях низких температур. В маркировке его дают при температуре минус 18 °C вместе с ёмкостью, поэтому сверяют обе строки. Стандарт написан на батареи транспортных средств, для ДГУ он опора по терминам, маркировке и условиям испытаний. Cummins в T-030 требует, чтобы ток холодной прокрутки покрывал ток стартера из спецификации установки.

Порядок подбора:

1. Выпишите из руководства двигателя напряжение системы и минимальную суммарную ёмкость.
2. Возьмите ток стартера из спецификации установки.
3. Подберите батареи так, чтобы ток холодной прокрутки перекрывал этот ток.
4. Проверьте длину и сечение стартерных кабелей по сопротивлению цепи прокрутки.

Что батарея обязана выдержать в пусковом цикле

Пусковой цикл аварийного агрегата задан в пункте 8.1 ГОСТ ISO 8528-12-2011. Полностью заряженная батарея обеспечивает пуск, контроль и управление агрегатом при 10 °C и даёт «возможность осуществить пуск двигателя три раза продолжительностью 10 с каждый с интервалами 5 с между ними». Тот же пункт ограничивает падение напряжения в стартерных кабелях: до 8 % номинального напряжения батареи. Cummins в T-030 задаёт сопротивление цепи прокрутки не выше 0,002 Ом для системы 24 В.

У SmartGen серии HGM6100N заводские уставки такие: число попыток пуска 3 при диапазоне 1-10, время прокрутки 8 с, пауза между попытками 10 с. РЭ силовых агрегатов ЯМЗ-238 ограничивает непрерывную работу стартера 10 с при плюсовой температуре и 20 с при минусовой, пауза между попытками 1-1,5 мин. После трёх попыток РЭ требует искать неисправность. Причины несхватывания собраны в материале про отказ пуска дизельного генератора.

Ёмкость, пуск и заряд по документам

Почему резервная установка без подзаряда не пускается через месяц простоя?

Генератор двигателя заряжает батареи только во время работы агрегата. Резервная машина стоит, поэтому заряд идёт от внешнего устройства. Пункт 8.1 ГОСТ ISO 8528-12-2011 требует: «Каждая батарея должна быть обеспечена управляемым зарядным устройством с вольтамперной характеристикой ограничения выходного тока при постоянном выходном напряжении». Cummins в T-030 формулирует жёстче: для систем аварийного резерва зарядное устройство постоянного подзаряда обязательно.

Разряд за месяц складывается из двух частей. Первая - саморазряд: испытание на сохраняемость заряда по пункту 9.5 ГОСТ Р 53165-2020 держит батарею 21 сутки при 40 °C без подзаряда и только потом проверяет прокрутку. Вторая - постоянный ток контроллера, щита АВР и реле. По T-030 отказ пуска из-за низкого заряда батареи при плохом обслуживании - самый частый тип отказа.

Зарядное устройство часто идёт в заводской комплектации: в карточке ТСС АД-30С-Т400 указаны АКБ и ЗУ АКБ. Состав поставки автоматизированной машины разобран в статье про ДГУ с автозапуском. Модели смотрите на странице ДГУ 100 кВт.

Напряжение подзаряда и температурная поправка

Зарядное устройство работает в три стадии: bulk, absorption, float. По T-030 на стадии float напряжение опускается и держится на 13,2-13,4 В для батареи 12 В. Режим постоянного подзаряда и напряжение 2,2 ± 0,05 В на элемент для батарей типа СК задают Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей (приказ Минэнерго 1070, пункты 515 и 516); потребителей к ним отправляет пункт 24 ПТЭЭП. Эти цифры написаны на стационарные установки типов СК и СН, на стартерную батарею ДГУ их не переносят: профиль заряда берут у изготовителя батареи.

Напряжение подзаряда зависит от температуры электролита, поэтому у устройства есть температурная поправка. У DSE9470 MKII диапазон выхода в конфигурации 24 В составляет 24-31 В, поправка на градус Цельсия настраивается, вход датчика рассчитан на PT1000. Величину поправки документация DSE оставляет изготовителю батареи. Cummins требует выносной датчик, если батареи и зарядное устройство стоят в разных местах или применён подогрев батарей.

Отдельная ловушка - вспомогательная нагрузка. По T-030 суммарный ток потребителей держат ниже уставки тока float. Иначе устройство остаётся в absorption и держит около 14,5 В вместо 13,5 В, а электролит выкипает.

Как контроллер видит недозаряд батареи?

Пункт 8.1 ГОСТ ISO 8528-12-2011 требует устройства постоянного контроля напряжения батареи и сигнализацию по аварийному режиму. Там же сказано: кратковременные провалы при пуске сигнализацию поднимать не должны, зато отключение зарядного устройства обязано давать аварию - например при пропадании переменного тока дольше 3 мин.

У SmartGen HGM6100N есть предупреждение по перенапряжению батареи (уставка 33,0 В, диапазон 12-40 В, выдержка 20 с) и по недозаряду (уставка 8,0 В, диапазон 4-30 В, выдержка 20 с). Оба сигнала машину не останавливают. Третий сигнал Charging Failure следит за генератором двигателя: при работе агрегата разница напряжений B+ и входа D+ больше 6,0 В в течение 5 с даёт предупреждение. Внешнее зарядное устройство этот сигнал не проверяет.

Заводская уставка недозаряда 8,0 В стоит у нижней границы питания контроллера (8-35 В), поэтому на системе 24 В её задают при наладке. Выход зарядного устройства по инструкции SmartGen подключают прямо к батарее, а питание контроллера ведут отдельными проводами. Состав защит разобран в статье про контроллеры ДГУ.

Обслуживание, мороз и порядок работ с клеммами

Батареи ставят ближе к агрегату, чтобы снизить сопротивление пусковой цепи. Отсек должен вентилироваться: при заряде батарея выделяет водород, руководства Cummins называют его крайне взрывоопасным газом. Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок (приказ Минтруда 903н, пункт 35.3) требуют включать приточно-вытяжную вентиляцию аккумуляторного помещения перед началом заряда и отключать её не раньше чем через 1,5 часа после окончания. РЭ дизеля ММЗ Д-260.5С запрещает пускать дизель в закрытом помещении с плохой вентиляцией. Пункт 35.2 запрещает курение, вход с огнём и инструмент, способный дать искру. Работы с батареями и зарядными устройствами по пункту 35.12 выполняют специально обученные работники с группой III по электробезопасности.

Порядок работ с клеммами:

1. Остановите установку и выведите её из автоматического режима по инструкции объекта.
2. Отключите зарядное устройство от сети переменного тока.
3. Провентилируйте отсек батарей.
4. Отключите выключатель массы.
5. Снимите минусовой кабель, затем плюсовой.
6. Соберите в обратном порядке, соблюдая полярность.

Руководства ЯМЗ запрещают отключать батарею выключателем массы при работающем генераторе и проверять генераторную установку замыканием клемм перемычками. Провода к генератору отсоединяют только при отключённой батарее. Запрещён и пуск от постороннего источника выше 24 В и 500 А либо суммарной ёмкостью батарей свыше 270 А·ч. Отключать выключатель массы на длительной стоянке требует автомобильное руководство. У резервной ДГУ массу держат включённой: пункт 8.1 ГОСТ ISO 8528-12-2011 требует бесперебойного питания цепей контроля и управления от батарей, а утечку закрывает зарядное устройство.

Cummins считает рабочим для свинцово-кислотных батарей диапазон от минус 18 до плюс 38 °C. Порог подогрева ниже 0 °C тот же документ берёт из американского NFPA 110, от себя пишет мягче: подогрев до 10 °C могут потребовать местные нормы. Подогрев двигателя разобран в материале про предпусковой подогреватель. Долив ведут дистиллированной водой. Работы с кислотой и электролитом выполняют в защитной одежде, со средствами защиты глаз, рук и ног (пункт 35.10 тех же Правил); вливать воду в кислоту запрещено (пункт 35.9). РЭ ЯМЗ-536 прямо запрещает применять для облегчения пуска жидкости на эфире. Проверки закрывают договором на обслуживание ДГУ.

Частые ошибки с батареями и подзарядом резервной ДГУ

1. Батарею берут по ёмкости и не смотрят ток холодной прокрутки, хотя по ГОСТ Р 53165-2020 его маркируют вместе с ёмкостью.
2. Надеются на генератор двигателя. На стоящей резервной машине он ничего не заряжает.
3. Зарядное устройство питает реле, подогрев и освещение. T-030 предупреждает: устройство уходит в непрерывный заряд и губит батареи.
4. Уставки контроллера оставляют заводскими. Недозаряд на 8,0 В в системе 24 В сработает слишком поздно.
5. Клеммы снимают при включённом зарядном устройстве. Cummins предупреждает о броске напряжения, опасном для цепей управления.
6. Пробный пуск проводят без записи напряжения батареи до прокрутки и во время неё. Порядок пуска разобран в статье про пуск ДГУ после простоя.

Карта сверки батарейного узла резервной ДГУ

1. Напряжение системы и минимальная суммарная ёмкость выписаны из руководства двигателя.
2. Ток холодной прокрутки батарей перекрывает ток стартера из спецификации установки.
3. Зарядное устройство постоянного подзаряда есть в спецификации и питается от нормального ввода.
4. Ток устройства закрывает заряд группы с запасом на вспомогательную нагрузку.
5. Профиль заряда и температурная поправка заданы по документации изготовителя батареи.
6. Уставки недозаряда, перенапряжения и отказа заряда проверены при наладке.
7. Отсек батарей вентилируется, двери обозначены знаками, доступ есть только у обученного персонала.
8. Даты осмотров и замеров занесены в журнал, работы закреплены графиком технического обслуживания.