8 मई 2020
आप किसी बैटरी को एक संख्या से नहीं आंक सकते। सबसे आम गलती यह मानना है कि उच्च वोल्टेज का मतलब एक स्वस्थ बैटरी है - भारी स्व-निर्वहन के साथ छह महीने तक शेल्फ पर पड़ी रहने वाली बैटरी अभी भी लगभग पूर्ण ओपन-सर्किट वोल्टेज दिखा सकती है, जबकि इसकी उपयोग करने योग्य क्षमता आधे से कम हो जाती है। इसके विपरीत, हजारों चक्रों वाली एक पुरानी बैटरी स्वीकार्य वोल्टेज दिखा सकती है लेकिन लोड के तहत कटऑफ से नीचे गिर जाती है। ये दो उदाहरण दर्शाते हैं कि एकल-पैरामीटर निर्णय अनिवार्य रूप से गलत निदान की ओर ले जाता है: क्षमता, वोल्टेज और आंतरिक प्रतिरोध सभी का एक साथ मूल्यांकन किया जाना चाहिए।
क्षमता आपको बताती है कि बैटरी अभी भी कितनी ऊर्जा संग्रहीत कर सकती है, आमतौर पर एम्पीयर-घंटे (आह) में व्यक्त की जाती है - मानक डिस्चार्ज स्थितियों के तहत वितरित कुल चार्ज। क्षमता में कमी बैटरी की उम्र बढ़ने का सबसे प्रत्यक्ष संकेतक है। 100Ah पर रेटेड बैटरी जो तीन साल के बाद केवल 70Ah प्रदान कर सकती है, उसकी स्वास्थ्य स्थिति (SOH) 70% है। क्षमता परीक्षण के लिए कटऑफ वोल्टेज के पूर्ण निर्वहन की आवश्यकता होती है, जिसमें काफी समय लगता है - आमतौर पर त्वरित दैनिक जांच के लिए उपयुक्त नहीं है, लेकिन स्वीकृति परीक्षण, वार्षिक रखरखाव सर्वेक्षण और जीवन के अंत निर्धारण के लिए आवश्यक है।
आंतरिक प्रतिरोध बैटरी के अंदर प्रतिबाधा को दर्शाता है, जिसे मिलिओहम्स (mΩ) में मापा जाता है। इसके तीन घटक हैं: ध्रुवीकरण प्रतिरोध (इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया कैनेटीक्स से), ओमिक प्रतिरोध (इलेक्ट्रोड सामग्री प्रतिरोधकता और संपर्क इंटरफेस से), और इलेक्ट्रोलाइट प्रतिरोध। नई बैटरियां आमतौर पर दसियों मिलिओम या उससे कम में आंतरिक प्रतिरोध दिखाती हैं। जैसे-जैसे चक्र संख्या बढ़ती है और इलेक्ट्रोलाइट कम होता है, आंतरिक प्रतिरोध धीरे-धीरे बढ़ता है। महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि यह है कि आंतरिक प्रतिरोध और क्षमता में कमी रैखिक नहीं है - जीवन के पहले भाग में प्रतिरोध बहुत कम बदलता है, फिर उत्तरार्ध में तेज हो जाता है। जब तक क्षमता में स्पष्ट रूप से गिरावट आई है, प्रतिरोध पहले से ही दोगुना या अधिक हो सकता है। यह अंतिम निर्णय के बजाय प्रारंभिक चेतावनी के लिए आंतरिक प्रतिरोध को आदर्श बनाता है।
वोल्टेज सबसे सहज पैरामीटर है लेकिन सबसे आसानी से गलत तरीके से पढ़ा जाने वाला पैरामीटर भी है। ओपन-सर्किट वोल्टेज (OCV) केवल चार्ज की स्थिति (SOC) को दर्शाता है - कितनी ऊर्जा बची है - यह नहीं कि बैटरी वास्तव में कितनी ऊर्जा दे सकती है। 12.6V पर एक 12V लेड-एसिड बैटरी पूरी तरह चार्ज होती है; 12.0V पर यह लगभग 75% SOC है; 11.4V पर लगभग 25% SOC; 10.5V पर यह लगभग समाप्त हो जाता है। लेकिन एसओसी और एसओएच एक ही चीज़ नहीं हैं - उच्च आंतरिक प्रतिरोध के साथ उच्च एसओसी पर एक बैटरी लोड लागू होते ही ऑपरेटिंग वोल्टेज से नीचे चली जाएगी, और उपकरण बिना किसी परवाह के बंद हो जाएगा। वोल्टेज की व्याख्या हमेशा लोड के साथ, लोड परीक्षण या क्षमता परीक्षण के माध्यम से की जानी चाहिए, कभी भी अकेले ओपन-सर्किट वोल्टेज के माध्यम से नहीं।
अलग-अलग एप्लिकेशन अलग-अलग परीक्षण दृष्टिकोण की मांग करते हैं, और गलत विधि चुनने से समय बर्बाद होता है और वास्तविक समस्याएं दूर हो सकती हैं। क्षमता परीक्षण (पूर्ण डिस्चार्ज) बैटरी के स्वास्थ्य का निर्धारण करने के लिए स्वर्ण मानक है, लेकिन इसकी दो पूर्वापेक्षाएँ हैं: इसके लिए बैटरी को पूरी तरह से डिस्चार्ज करने की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है ऑनलाइन सिस्टम को ऑफ़लाइन लेना; और इसमें काफी समय लगता है - 5A पर डिस्चार्ज होने वाली 100Ah की बैटरी को 20 घंटे लगते हैं। क्षमता परीक्षण इसके लिए उपयुक्त है: नई बैटरी स्वीकृति, वार्षिक रखरखाव सर्वेक्षण, बैटरी प्रतिस्थापन से पहले जीवन समाप्ति का निर्धारण, और दोष विश्लेषण के दौरान गहन मूल्यांकन।
आंतरिक प्रतिरोध परीक्षण तेज़, गैर-विनाशकारी है और ऑनलाइन हो सकता है। माप में केवल कुछ सेकंड लगते हैं, बैटरी को सेवा से हटाने की आवश्यकता नहीं होती है, और किसी डिस्चार्ज लोड की आवश्यकता नहीं होती है। यह इसे नियमित निरीक्षण के लिए आदर्श बनाता है: टेलीकॉम बेस स्टेशनों पर मासिक बैटरी जांच, यूपीएस बैटरी बैंकों का त्रैमासिक आंतरिक प्रतिरोध सर्वेक्षण, और डेटा सेंटर बैकअप बैटरी की आवधिक स्क्रीनिंग। बैटरी स्ट्रिंग के भीतर अलग-अलग कोशिकाओं के बीच आंतरिक प्रतिरोध की तुलना करके, कमजोर कोशिकाओं की पहचान की जा सकती है - यदि एक कोशिका समूह के औसत से 30% से अधिक अधिक प्रतिरोध दिखाती है, तो यह ध्यान देने योग्य है, भले ही इसका पूर्ण मूल्य अभी भी विशिष्टता के भीतर हो।
एक मध्यवर्ती दृष्टिकोण लोड वोल्टेज परीक्षण है: एक छोटी अवधि, मध्यम-वर्तमान लोड (आमतौर पर कुछ सेकंड से दसियों सेकंड के लिए दसियों एम्प) लागू करना और वोल्टेज शिथिलता को मापना। यह ओपन-सर्किट वोल्टेज की तुलना में अधिक जानकारीपूर्ण है, लेकिन पूर्ण क्षमता परीक्षण की तुलना में बहुत तेज़ है, जो इसे क्षेत्र के मूल्यांकन के लिए उपयुक्त बनाता है कि क्या उपकरण चालू होने पर बैटरी क्षणिक वर्तमान उछाल से बच सकती है। PK59A स्टोरेज बैटरी परीक्षक इस लोड परीक्षण मोड का समर्थन करता है - कोई बैटरी हटाने और विस्तारित डिस्चार्ज की आवश्यकता नहीं है।
पारंपरिक बैटरी परीक्षण में तीन अलग-अलग उपकरणों का उपयोग किया जाता है: वोल्टेज के लिए एक वोल्टमीटर, क्षमता के लिए एक डिस्चार्ज उपकरण, और प्रतिरोध के लिए एक आंतरिक प्रतिरोध मीटर। समस्याएँ स्पष्ट हैं - एकाधिक डिवाइस, जटिल वायरिंग, असंबद्ध डेटा, और परिणाम जिन्हें संश्लेषित करना कठिन है। फ़ील्ड इंजीनियरों को तीन अलग-अलग रीडिंग लिखनी थीं, फिर उन्हें कार्यालय में एक सिस्टम में दर्ज करना था। उस श्रृंखला में कोई भी त्रुटि - प्रतिलेखन, डेटा प्रविष्टि, या व्याख्या - का मतलब है कि डेटा संरेखित नहीं है।
PK59A क्षमता, वोल्टेज और आंतरिक प्रतिरोध माप को एक हैंडहेल्ड डिवाइस में एकीकृत करता है। इसका मुख्य माप दृष्टिकोण आंतरिक प्रतिरोध माप के लिए चार-तार (केल्विन) कनेक्शन का उपयोग करता है, जो परीक्षण लीड प्रतिरोध के प्रभाव को समाप्त करता है। एक अंतर्निर्मित मानक डिस्चार्ज सर्किट जरूरत पड़ने पर क्षमता के अल्पकालिक डिस्चार्ज सत्यापन को सक्षम बनाता है। वोल्टेज का नमूना उच्च परिशुद्धता एडीसी के माध्यम से लिया जाता है। सभी तीन पैरामीटर एक ही स्क्रीन पर प्रदर्शित होते हैं, परिणाम स्वचालित रूप से सहसंबद्ध होते हैं, और किसी मैन्युअल ट्रांसक्रिप्शन की आवश्यकता नहीं होती है।
व्यवहार में, PK59A बेहतर विवरण के माध्यम से मूल्य जोड़ता है। यह कई बैटरी रसायन विज्ञान का समर्थन करता है - सीसा-एसिड, लिथियम-आयन, निकल-धातु हाइड्राइड - सभी एक उपकरण के साथ मापने योग्य, रसायन विज्ञान-विशिष्ट उपकरणों की आवश्यकता को समाप्त करता है। यह ऐतिहासिक डेटा की तुलना के लिए परीक्षण परिणामों को संग्रहीत करता है। इसका डिस्प्ले केवल कच्ची रीडिंग के बजाय सीधा फैसला - पास/चेतावनी/असफल - देता है, जिससे फील्ड स्टाफ एक नज़र में बैटरी की स्थिति का आकलन कर लेता है। इसमें स्वचालित तापमान क्षतिपूर्ति, उच्च या निम्न तापमान वाले वातावरण में रीडिंग को सही करने की सुविधा भी है ताकि परिवेश की स्थितियाँ परिणामों को विकृत न करें।
फ़ील्ड बैटरी परीक्षण अभ्यास में, बार-बार होने वाली कई गलतियाँ अनावश्यक नुकसान का कारण बनती हैं। उन्हें समझने से वास्तविक समस्याओं से बचाव होता है। पहली गलती आंतरिक प्रतिरोध के बिना वोल्टेज को मापना है। जैसा कि चर्चा की गई है, वोल्टेज केवल एसओसी को दर्शाता है, वास्तविक बैटरी स्वास्थ्य को नहीं। रखरखाव कर्मी वोल्टेज पर भरोसा करने के आदी हैं - सोचते हैं कि सामान्य वोल्टेज का मतलब एक अच्छी बैटरी है - उन बैटरियों के साथ काम करना जारी रखें जिनका आंतरिक प्रतिरोध पहले से ही बहुत अधिक है, जब तक कि उपकरण किसी महत्वपूर्ण क्षण में विफल न हो जाए।
दूसरी गलती बैटरी स्ट्रिंग संगति को अनदेखा करना है। एक बैटरी स्ट्रिंग केवल उसकी सबसे कमजोर सेल जितनी ही अच्छी होती है। यदि कोशिकाओं के बीच आंतरिक प्रतिरोध काफी भिन्न होता है, तो बैरल प्रभाव के कारण उच्च-वर्तमान निर्वहन के दौरान स्ट्रिंग कटऑफ वोल्टेज से नीचे गिर जाएगी, भले ही प्रत्येक व्यक्तिगत कोशिका पूर्ण प्रतिरोध पर निर्दिष्ट हो। एक स्ट्रिंग का परीक्षण करते समय, हमेशा समुच्चय और प्रत्येक व्यक्तिगत सेल दोनों को मापें, उन कोशिकाओं पर पूरा ध्यान दें जिनका प्रतिरोध समूह औसत से 30% से अधिक विचलित होता है।
तीसरी गलती डेटा को रिकॉर्ड और विश्लेषण करने में विफल होना है। कई फ़ील्ड कर्मचारी परीक्षण पूरा करते हैं, संख्याएँ पढ़ते हैं, और चले जाते हैं - डेटा कभी भी रखरखाव प्रणाली में प्रवेश नहीं करता है। अगले परीक्षण चक्र तक, यह जानने का कोई तरीका नहीं है कि अंतरिम में क्या बदलाव हुआ। प्रत्येक परीक्षण के बाद आंतरिक प्रतिरोध और वोल्टेज को रिकॉर्ड करना, प्रत्येक कोशिका के लिए एक समय-श्रृंखला स्वास्थ्य रिकॉर्ड बनाना सही तरीका है। एक बार जब कोई सेल त्वरित प्रतिरोध वृद्धि दिखाता है, तो उसके विफल होने से पहले प्रतिस्थापन निर्धारित किया जाना चाहिए।
चौथी गलती परिवेश के तापमान प्रभावों को नज़रअंदाज करना है। बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध और क्षमता दोनों दृढ़ता से तापमान पर निर्भर हैं। लेड-एसिड बैटरियों के लिए, प्रत्येक 10°C वृद्धि से आंतरिक प्रतिरोध लगभग 30% कम हो जाता है और क्षमता लगभग 10% बढ़ जाती है; कम तापमान पर इसका विपरीत होता है। तापमान क्षतिपूर्ति के बिना, विभिन्न मौसमों में ली गई प्रतिरोध रीडिंग तुलनीय नहीं हैं। PK59A तापमान क्षतिपूर्ति सुविधा विशेष रूप से इस समस्या को हल करने के लिए मौजूद है।
व्यापक बैटरी रखरखाव केवल वोल्टेज मापने से परे है। संपूर्ण परीक्षण वर्कफ़्लो में शामिल होना चाहिए: नई बैटरियों की स्वीकृति परीक्षण (100% पर प्रारंभिक एसओएच की पुष्टि), सेवा के दौरान आवधिक आंतरिक प्रतिरोध निरीक्षण (सामान्य उपयोग के लिए त्रैमासिक, दूरसंचार बेस स्टेशनों के लिए मासिक), वार्षिक क्षमता स्पॉट-चेक (20% कोशिकाओं का पूर्ण निर्वहन), और लगातार बिजली कटौती वाले क्षेत्रों में बढ़ाया निरीक्षण।
परीक्षण उपकरण चुनते समय, केवल कीमत ही निर्णायक कारक नहीं होनी चाहिए। क्षमता, वोल्टेज और आंतरिक प्रतिरोध को मापने वाला एक एकीकृत उपकरण तीन एकल-फ़ंक्शन उपकरणों की तुलना में सस्ता, अधिक विश्वसनीय और बहुत कम समय लेने वाला है। PK59A जैसे उपकरण का मुख्य मूल्य केवल माप सटीकता नहीं है - यह वायरिंग, डिस्चार्जिंग और डेटा ट्रांसक्रिप्शन के दो घंटे के बजाय पांच मिनट में पूर्ण बैटरी मूल्यांकन पूरा करने की क्षमता है।
खरीदारों को विपणन सामग्रियों में आसानी से नजरअंदाज किए जाने वाले विवरणों पर भी ध्यान देना चाहिए: क्या डिवाइस रखरखाव प्रबंधन प्रणाली के साथ एकीकरण के लिए डेटा निर्यात का समर्थन करता है; क्या बैटरी क्लिप क्षेत्र में पाए जाने वाले विभिन्न प्रकार के टर्मिनलों को समायोजित करती है; क्या ऑनलाइन (नो-रिमूव) परीक्षण समर्थित है; और क्या वारंटी और अंशांकन सेवाएँ पर्याप्त हैं - परीक्षण उपकरणों को स्वयं समय-समय पर अंशांकन की आवश्यकता होती है। ये विवरण निर्धारित करते हैं कि उपकरण वास्तव में उपयोग किया जाता है या दराज में भूला दिया जाता है। View the Battery Test Instruments Collection
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