HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG - TML GmbH

HANDBUCH ZURBATTERIEPRÜFUNG

WARUM BATTERIEN GEBRAUCHT WERDENBatterien werden eingesetzt, um zu garantieren, dasskritische Geräte immer betriebsbereit sind. Für Batteriengibt es so viele Einsatzbereiche, dass es nahezu unmöglichist sie alle aufzulisten. Einige Einsatzgebiete für Batteriensind:■■■■■Generatorenstandorte und Umspannstationen zumSchützen und zur Kontrolle von Schaltern und RelaisTelefonsysteme als Stütze für den Telefondienst, speziellfür den NotdienstIndustrielle Anwendungen zum Schutz und zur KontrolleSicherungen von Computerdaten, speziell fürFinanzdaten und -informationen“Weniger entscheidende” GeschäftsinformationssystemeOhne die Absicherung durch Batterien müsstenKrankenhäuser bei einem Stromausfall so lange schließen,bis die Energieversorgung wieder gewährleistet ist.Gleichzeitig gibt es Patienten, deren Leben vonlebenserhaltenden Geräten, die eine gesicherte elektrischeVersorgung benötigen, abhängig ist. Für diese Patientengilt : “Der Betriebsausfall ist keine Option.”Wenn man nur einmal überlegt, wie viel Strom wir nutzen,ist schnell erkennbar, wie wichtig Batterien für unsertägliches Leben geworden sind. Die vielen Stromausfälleweltweit 2003 haben gezeigt, wie entscheidend elektrischeSysteme geworden sind, um unsere Basisbebedürfnisse zudecken. Batterien werden in hohem Maße genutzt undohne sie würden viele Dienste, die wir als selbstverständlichbetrachten, ausfallen und unzählige Probleme verursachen.WARUM MAN BATTERIESYSTEME TESTETEs gibt drei Hauptgründe, warum man ein Batteriesystemtestet:■■■Um zu garantieren, dass die unterstützende Einrichtungverlässlich istUm unerwarteten Fehlern vorzubeugenUm das Ableben der Batterie vorherzusehenDaraus ergeben sich drei Basisfragen, die sichBatterienutzer stellen müssen:■■■Wie ist die aktuelle Kapazität und die aktuelleBeschaffenheit der Batterie?Wann muss sie ausgetauscht werden?Was kann getan werden, um ihre Lebensdauer zuverlängern?Batterien sind komplexe, chemische Stromspeicher. Wie beiallen Fertigungsverfahren, egal wie gut sie sind, gibt es eineMenge nicht erklärbare Vorgänge (wie bei Batterien undallen chemischen weiteren Prozessen).Eine Batterie ist nichts anderes als zwei verschiedenemetallische Materialien in einem Elektrolyt. Einfachausgedrückt, kann man 5-Cent-Stück und ein 20-Cent-Stück in eine halbe Grapefruit legen und man hat eineBatterie. Ohne Zweifel ist eine Industriebatteriekomplizierter als eine Grapefruit-Batterie. Eine Batteriemuss gründlich gewartet werden, damit sie so funktioniert,wie sie es soll. Ein gutes Wartungskonzept für Batterienkann Kosten und Schäden an kritischen Geräten, dieaufgrund eines Netzstromausfalls enstehen können,verhindern oder zumindest reduzieren.Obwohl es so viele Einsatzbereiche für Batterien gibt,werden sie lediglich aus zwei Gründen eingesetzt:■■Um die Funktion von kritischen Geräten während einesNetzstromausfalls zu schützen und zu unterstützenUm wirtschaftliche Verluste in Folge einesBetriebsausfalls zu vermeidenDie folgende Darstellung verschiedener Fehlermöglichkeitenkonzentriert sich auf Fehlermechanismen, –typen unddarauf, warum sich die Impedanz so gut zur Identifizierungenergieloser Zellen eignet. Weiter unten folgt einausführlicherer Abschnitt, der sich mit den Testmethodenund deren Vor- und Nachteile befasst.WARUM BATTERIEN AUSFALLENUm zu verstehen, warum Batterien ausfallen, benötigt manein geringes chemisches Grundwissen. Heutzutage werdenhauptsächlich zwei Chemikalien in Batterien verwendet:Bleisäure und Nickel-Cadmium. Andere Chemikalien, wiezum Beispiel Lithium, welche zwar noch nich in stationärenBatterien eingesetzt, aber bereits häufig in tragbarenBatteriesystemen verwendet werden, sind bereits imKommen.Volta erfand 1800 die erste (nicht wiederaufladbare)Batterie. Planté erfand 1859 die Bleibatterie. Im Jahr 1881klebte Faure Bleisäureanschlussplatten. Mit weiterenVereinfachungen im Laufe der Jahre ist diese Erfindung zueiner wichtigen Sicherungsenergiequelle geworden. DieVereinfachungen schließen verbesserte Legierungen,Rasterfeld-Designs, Gefäßmaterialien, Verschlussmaterialien,Verschlussgefäßdichtungen und Stabdichtungen mit ein.Die revolutionärste Entwicklung war wohl die Entstehungder Ventilregelung. Viele ähnliche Verbesserungen in derNickel-Cadmium-Chemie wurden über die Jahre hinwegentwickelt.BATTERIE-TYPENEs gibt diverse Grundtypen von Batterietechnologien mitentsprechenden Untergruppen:■Bleibatterien■ Geflutet (nass): Blei-Calcium, Blei-Antimon■ Ventilgeregelte Bleibatterien, VRLA verdichtet: Blei-Calcium, Blei-Antimon-Selen■ Absorbierte Glaswolle■ Gel■ Flache Anschlussplatte■ Röhrenförmige Anschlussplatte2 HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG

■Nickel-Cadmium-Batterien■■■■GeflutetVersiegeltNierenförmige AnschlussplatteFlache AnschlussplatteÜberblick BleibatterienDie grundlegende, chemische Reaktion von Bleisäure ineinem Schwefelsäure-Elektrolyt, wo das Sulfat derSäureanteil in der Reaktion ist, ist:PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 2PbSO 4 +2H 2 + 1 ⁄2 O 2Die Säure verringert sich nach Entladung und erneuert sichnach Aufladung. Wasserstoff und Sauerstoff bilden sichwährend des Entladens und des ständigen Aufladens (weilständiges Aufladen die Selbstentladung bekämpft). Ingefluteten Batterien entkommen Sauer- und Wasserstoffund Wasser muss periodisch hinzugeführt werden. BeiVRLA-Batterien wird die Säure zusätzlich durch eineabsorbierte Glaswolle oder ein Gel aus dem Verkehrgezogen. Die Glaswolle ist ähnlich beschaffen wieFiberglasisolatioren, die in Häusern verwendet werden. Erfängt den Wasserstoff und den während der Entladunggebildeten Sauerstoff ein und erlaubt ihnen zu migrieren,so dass die beiden Elemente miteinander reagieren undWasser bilden. Dies ist der Grund, warum VRLA-Batterienverglichen mit gefluteten (nassen, belüfteten) Bleibatteriennie hinzugefügtes Wasser benötigen.Eine Batterie hat alternierende positive und negativeAnschlussplatten, die in gefluteten Bleibatterien von einemmikroporösen Gummi, in VRLA-Batterien von einerabsorbierten Glaswolle, in VRLA-Gel-Batterien von einerGel-Säure und in Nickel-Cadmium-Batterien von einerPlastikplatte getrennt werden. Alle gleichpolarenAnschlussplatten sind zusammengeschweißt und an ihrersachgerechten Position. Im Fall von VRLA-Batterien wird einwenig Druck auf das Anschlussplatte-Stein-Anschlussplatte-Sandwich ausgeübt, um einen guten Kontakt zwischenihnen zu halten. Darüber hinaus gibt es einselbstversiegelndes Überdruckventil (PRV: Pressure ReliefValve), welches Gase entlüftet, wenn einÜberdruckausgleich stattfindet.Überblick Nickel-CadmiumDie Nickel-Cadmium-Chemie ist in dem Punkt mit derBleisäure-Chemie identisch, dass es auch hier zweiunterschiedliche Metalle in einem Elektrolyt gibt. Diewesentliche Reaktion in einem Kaliumhydroxid-Elektrolyt ist:2 NiOOH + Cd +2 H 2 O Ni(OH) 2 + Cd(OH) 2Dennoch, in NiCd-Batterien geht das Kaliumhydroxid (KOH)nicht in die Reaktion mit ein, wie es bei Schwefelsäure inBleibatterien der Fall ist. Der Aufbau ist dahingehendidentisch mit dem von Bleibatterien, dass alternierendepositive und negative Anschlussplatten in einem Elektrolyteingeschlossen sind. Selten gesehen, aber verfügbar, sindversiegelte NiCd-Batterien.BATTERIEAUFBAU UND -BEZEICHNUNGJetzt, da die notwendigen Grundlagen über die Batterie-Chemie erklärt wurden, bis auf die Tafel-Kurve,Ionendiffusion, Randels Äquivalentzellen, etc., beschäftigenwir uns mit dem Batterieaufbau. Eine Batterie besteht ausverschiedenen Bestandteilen, um richtig zu funktionieren:einem Gefäß und einer Abdeckung, um alles zusammen zuhalten, einem Elektrolyt (Schwefelsäure oderKaliumhydroxid-Lösung), negativen und positivenAnschlussplatten, Top-Anschlüssen, die alle gleichpolarenAnschlussplatten zusammenschweißen, und schließlichPosten, die ebenfalls mit den Top-Anschlüssen dergleichpolaren Anschlussplatten verbunden sind.Alle Batterien haben genau eine negative Anschlussplattemehr als positive Anschlussplatten. Dies kommt daher, dadie positive Anschlussplatte die Arbeitsplatte ist. Wenn eskeine negative Anschlussplatte an der Außenseite derletzten postiven Anschlussplatte gäbe, hätte die kompletteAußenseite der letzten positiven Anschlussplatte nichts mitdem sie reagieren und Elektrizität erzeugen könnte.Deshalb gibt es in Batterien immer eine ungerade AnzahlAnschlussplatten. Zum Beispiel besteht eine 100A33Batterie aus 33 Anschlussplatten: 16 positive und 17negative. In diesem Beispiel wird jede positiveAnschlussplatte mit 100 Ah eingestuft. Wenn man 16 mit100 multipliziert, ergibt sich die Kapazität für einen 8-stündigen Batterieeinsatz, nämlich 1600 Ah. In Europa wirdein etwas anderer Rechenansatz verwendet, als in den USA(dieser basiert auf einem 10 Stunden Intervall bei einerTemperatur von 20°C).In Batterien, die eine höhere Kapazität aufweisen, gibt esoft 4 oder 6 Posten. Diese werden benötigt, um eineÜberhitzung der stromführenden Komponenten derBatterie während eines hohen Stromflusses oder eineübermäßig lange Entladung zu vermeiden. Eine Bleibatteriebesteht aus einer Serie von Anschlussplatten, die mit einemTop-Anschluss verbunden ist, der wiederum mit Postenverbunden ist. Wenn der Top-Anschluss, die Posten und dieinterzellularen Anschlüsse nicht ausreichend groß genugsind, um die Elektronen sicher zu führen, kann es zu einerÜberhitzung kommen (i 2 R Hitze), die entweder die Batterieoder in den schlimmsten Fällen die elektrischen Gerätedurch Rauch oder Feuer beschädigt.Um dem Berühren der Platten und dem Kurzschließen derBatterie vorzubeugen, gibt es je einen Trenner zwischenden Anschlussplatten.Abbildung 1 zeigt eine Vier-Posten-Batterie, in die man vonoben durch die Abdeckung hindurchblickt. Die Trenner sindnicht eingezeichnet.FEHLERMÖGLICHKEITENFehlermöglichkeiten bei Bleibatterien (geflutete)■ Korrosion der positiven Steuerelektrode■ Anhäufung von Ablagerungen (Shedding)■ Korrosion des Top-Anschlusses■ Sulfatierung der AnschlussplattenHANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG 3

Intercell Connector 1 Intercell Connector 2Plate#15 (neg)Negpost 1 Pos post 1Cell #1Cell #2Plate #1 (neg) )Neg “top lead”Pos“top lead ”Negpost 2Pos post 2Intercell connector 4Intercell connector 3Abbildung 1: Batterieaufbau■ Schwere Kurzschlüsse (klebende Masse)Bei jedem Batterietyp können viele Fehler auftreten, einigedavon häufiger und andere weniger oft. Für gefluteteBleibatterien sind die häufigsten Fehler oben aufgelistet.Einige von ihnen treten während des Betriebs, wie zumBeispiel die Anhäufung von Ablagerungen durch zuübertriebenes periodisches Ent- und Aufladen. Andereerfolgen natürlich, wie zum Beispiel die Korrosion derpositiven Steuerelektrode (Oxidation). Es ist nur eine Frageder Zeit, bis die Batterie versagt. Wartungs- undUmweltbedingungen können die Risiken vorzeitigenBatterieversagens steigern oder senken.Die erwartete Ausfallform für geflutete Bleibatterien ist dieKorrosion der positiven Steuerelektrode. DieSteuerelektroden sind Bleilegierungen (Blei-Calcium, Blei-Antimon, Blei-Antimon-Selium), die sich mit der Zeit zuBleioxid umwandeln. Wenn das Bleioxid ein größererKristall ist als die Bleimetalllegierung, wächst dieAnschlussplatte. Wenn Batterien entwickelt werden, istdiese Wachstumsrate bekannt und wird berücksichtigt. Invielen Merkmalslisten auf dem Boden des Batteriegefäßesist eine Angabe über den Spielraum für dasAnschlussplattenwachstum in Übereinstimmung mit derbewerteten Lebenszeit gemacht (z.B. 20 Jahre).Nach Ablauf der geplanten Lebensdauer sind dieAnschlussplatten so stark gewachsen, dass sie den Top-Anschluss der Batterie sprengen könnten. Aberübermäßiges periodishes Durchlaufen, Temperatur undÜberspannung können die Korrosion der positivenSteuerelektrode auch beschleunigen. Die Impedanz wird imLaufe der Zeit übereinstimmend mit dem Anstieg deselektrischen Widerstands für die Stromführung in derSteuerelektrode ansteigen. Wenn die Restleistung abnimmt,wie es in der Kurve in Abbildung 2 dargestellt ist, steigtauch die Impedanz.Die Anhäufung von Ablagerungen (Shedding) ist dasErgebnis des periodischen Durchlaufens, das eine Batterieertragen muss. Dieser Fehler taucht am häufigsten bei UPS-Batterien auf, bei anderen jedoch auch. Als Sheddingbezeichnet man die Abschürfungen von wirksamer Massean der Anschlussplatte, die sich zu weißen Bleisulfatenumwandelt. Die Bildung von Ablagerungen ist der zweiteGrund dafür, weshalb Batterie-Produzenten genügendSpielraum am Boden des Batteriegefäßes für Ablagerungenlassen. Der Spielraum ermöglicht Ablagerungen bis zu demPunkt, in dem ein Kurzschluss quer durch den Boden derAnschlussplatte ausgelöst wird und die Batterieunbrauchbar wird. Die Pufferspannung wird sinken und derBetrag des Spannungabfalls hängt davon ab, wie stark derKurzschluss ist. Shedding ist in einer angemessenen Summenormal.Einige Batterieaufbauten haben ihre Anschlussplatten soeingewickelt, dass die Anschlussplatte den Ablagerungenstandhält und die Ablagerungen nicht zu Boden sinken.Aus diesem Grund sammeln sich Ablagerungen inBatterieaufbauten mit eingewickelten Anschlussplattennicht an. Eingewickelte Anschlussplatten werden amhäufigsten für UPS-Batterien verwendet.Die Korrosion des Top-Anschlusses, welche an derAnbindung von Anschlussplatten und Posten auftritt, ist4 HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG

nur schwer mit einer Sichtkontrolle erkennbar, wenn dieKorrosion an der Spitze der Batterie entsteht und vomDeckel versteckt wird. Die Batterie wird mit Sicherheitdurch einen hohen Stromfluss ausfallen, wenn dieWechselstrom-Hauptleitungen ausfallen. Der Hitzeanstieg,verursacht durch die Entladung, wird höchstwahrscheinlicheinen Riss aufschmelzen und es wird die gesamte Ketteausfallen, was in einem katastrophalen Fehler endet.Die Sulfatierung der Anschlussplatten ist einer dereinfachsten Fehlertypen, die man mit Impedanz findenkann. Eine gründliche visuelle Betrachtung kann manchmalSpuren von Sulfatierung an den Anschlussplattenaufdecken. Als Sulfatierung wird der Vorgang bezeichnet,bei dem die relative Dichte der Anschlussplatte zuinaktivem weißen Bleisulfat konvertiert. Wenn dieImpedanz sehr gut die Fehler im elektrischen Pfad ortet, istdie Sulfatierung als Problem des elektrischen Pfads schnellgefunden.Sulfatierung tritt aufgrund zu schwacher Einstellungen derLadegerätsspannung oder nicht vollständigem Entladennach einem Stromausfall auf. Sie entsteht also, wenn dieSpannung nicht hoch genug eingestellt ist.Fehlermöglichkeiten bei Bleibatterien (VRLA)■ Austrockneten (Druckverlust)■■■■■Anschlussplaten-SulfatierungSchwache und starke KurzschlüsseAuslaufen der PostenThermalausrisseKorrosion der positiven SteuerelektrodeAustrocknen ist ein Phänomen, das durch übermäßigeHitze, Überladung aufgrund von erhöhten internenTemperaturen, hohe Raumtemperaturen, etc. auftritt. Beierhöhten internen Temperaturen werden die abgedichtetenZellen durch das PRV entlüftet. Wenn genügend Elektrolytgelüftet ist, ist die Glaswolle nicht länger in Kontakt mitihren Anschlussplatten, was die interne Impedanz erhöhtund die Batteriekapazität reduziert. In einigen Fällen kanndas PRV ausgetauscht und destilliertes Wasser hinzugefügtwerden (aber nur im schlimmsten aller Fälle und von einerberechtigten Fachwerkstatt, da mit dem Verstellen des PRVdie Garantie verfällt). Dieser Fehlertyp ist einfach durch dieImpedanz zu erkennen und ist einer der häufigstauftretenden Fehler bei VRLA-Batterien.Schwache (dendritische) und starke Kurzschlüsse könnenaus vielen verschiedenen Gründen auftreten. StarkeKurzschlüsse werden normalerweise durch Leimklumpenausgelöst, die durch den Stein drücken und diebenachbarte (umgekehrt polare) Anschlussplattekurzschließen. Schwache Kurzschlüsse werden durch sehrtiefe Entladung ausgelöst. Wenn die relative Dichte derSäure zu gering wird, wird sich das Blei in ihr auflösen.Wenn die Flüssigkeit (und das aufgelöste Blei) von derGlaswolle aus dem Verkehr gezogen ist, bildet dasgeringfügige, aus der Lösung herauskommende Bleimetall,bekannt als Dendriten innerhalb der Glaswolle, eineBedrohung, wenn die Batterie wieder aufgeladen wird. Ineinigen Fällen lösen die Blei-Dendriten einen Kurzschlussdurch den Stein bis zur anderen Platte aus. DieFließspannung mag zwar leicht abnehmen, aber mit Hilfeder Impedanz kann dieser Fehlertyp leicht identifiziertwerden. Er äußert sich in einer Impedanz-Abnahme (siehedazu den Verlauf der unnormalen Kurve in Abbildung 2)und nicht durch einen Impedanz-Anstieg wie er beimAustrocknen typisch ist.Thermalausrisse entstehen, wenn die internen Bestandteileeiner Batterie durch eine selbsttragende Reaktionzusammenschmelzen. Normalerweise kann diesesPhänomen für maximal 4 Monate und minimal 2 Wochenvorhergesagt werden (dies ist einer der Gründe warumMegger quartalsmäßige VRLA-Impedanz-Tests gegenüberden normalen halbjährlichen empfiehlt). Die Impedanz wirdim Schub der Thermalausrisse ansteigen wie es derLadeerhaltungsstrom tut. Thermalausrisse sind relativ leichtzu umgehen, wenn man ein temperaturausgleichendesLadegerät verwendet und den Batterieraum bzw. –schrankventiliert. Temperaturausgleichende Ladegeräte reduzierenden Ladestrom, wenn die Temperatur ansteigt. Auch wenndiese Thermalausrisse durch ein temperaturausgleichendesLadegerät vermieden werden können, ist diezugrundeliegende Ursache noch da.Fehlermöglichkeiten bei Nickel-Cadmium BatterienNickel-Cadmium-Batterien scheinen robuster zu sein alsBleibatterien. Sie sind zwar teurer in der Beschaffung, aberdie Betriebskosten entsprechen denen einer Bleibatterie,speziell wenn man die Wartungskosten in derKostenrechnung berücksichtigt. Ebenso sind die Risiken vonkatastrophalen Fehlern wesentlich geringer als bei VRLA-Batterien.Die verschiedenen Fehlermöglichkeiten bei Nickel-Cadmium-Batterien sind weniger als bei Bleibatterien.Einige der wichtigsten sind:■■■■Allmählichkeitsschaden der RestleistungKarbonisierungLadeerhaltungseffektePeriodisches DurchlaufenAbbildung 2: Veränderungen der Impedanz als Folge einer geringen BatterierestleistungHANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG 5

■Eisenvergiftung der positiven AnschlussplattenAllmählichkeitsschäden der Restleistung treten mit demnormalen Alterungsprozess auf. Sie können nichtrückgängig gemacht werden, sind aber nicht soentscheidend wie die Vergrößerung der Steuerelektroden inBleibatterien.Die Karbonisierung ist graduell und reversibel. Schrittweisewerden Karbondioxiden aus der Luft in dasKaliumhydroxid-Elektrolyt aufgenommen. Ohne eineordnungsgemäße Wartung, kann die Karbonisierungverursachen, dass die benötigte Leistung nicht erbrachtwird, was katastrophal für angeschlossene Geräte seinkann. Durch einen Elektrolytaustausch kann diesrückgängig gemacht werden.Als Fließeffekt bezeichnet man den allmählichen Verlust derBatterierestleistung, der durch langzeitigen Fluss ohneperiodische Durchläufe entsteht. Dieser Effekt kannebenfalls einen katastrophalen Fehler in derLadungsunterstützung verursachen. Durch routienemäßigeWartungen lassen sich diese Fehler vermeiden und durchImpedanz-Messungen könne diese einfach aufgedecktwerden. Fließeffekte können umgekehrt werden, indemman ein oder zwei mal einen tiefen, periodischen Durchlaufan der Batterie durchführt.Nickel-Cadmium-Batterien sind mit ihren dickerenAnschlussplatten nicht gut für Anwendungen mitperiodischem Durchlauf geeignet. Batterien mit geringererLebensdauer haben generell dünnere Anschlussplatten, umdank des größeren Oberflächenbereichs schneller zuentladen. Dünnere Anschlussplatten bedeuten mehrAnschlussplatten für eine gegebene Gefäßgröße und -kapazität und mehr Oberfläche. Dickere Anschlussplattenhaben (bei der gleichen Gefäßgröße) weniger Oberfläche.Die Eisenvergiftung wird durch korrosionsanfälligeAnschlussplatten verursacht und ist nicht umkehrbar.ELEKTRISCHE KENNGRÖßEN UNDIEEE PRÜFPRAKTIKENEs gibt so viele Möglichkeiten Batterien zu prüfen (vomAuslassen aller Tests bis hin zu jährlichenBelastungsprüfungen und allem was dazwischen liegt). Wiesoll man nun wissen, welches das beste Prüfschema ist? Esmüssen verschiedene Gesichtspunkte berücksichtigtwerden, um das beste Prüfschema festzulegen. Darüberhinaus muss man sich hierbei auch mit der ThematikKosten vs. Risiko beschäftigen.Offensichtlich ist das Nicht-Testen die billigste Alternative,da man keine Wartungskosten berücksichtigen muss, aberauch die riskanteste, so dass die Gesamtkosten extremhoch sein können. Diese Risikokosten müssen in einerKosten-Nutzen-Analyse ebenfalls berücksichtigt werden, dadie Risiken direkt mit dem batterieunterstützten Gerätverbunden sind. Im optimalen Prüfschema halten sichWartungskosten und das Risiko von Batterie- undGerätverlust die Waage. Zum Beispiel strömen 10 MillionenEuro und mehr pro Stunde durch mancheVerteilerstationen. Welche Kosten würden entstehen, wennman Batteriesysteme in solchen Übertragungsnebenstellennicht wartet? Kosten in Höhe von 3000 Euro für eineBatterie sind bedeutungslos verglichen mit den Verlusten inMillionen Euro. Jedes Unternehmen ist anders und muss dieKosten-Nutzen-Analyse individuell aufstellen.Im Folgenden wird ein Leitfaden zu den unterschiedlichenTestmethoden gegeben, der hilfreich sein soll, das bestePrüfschema zu finden. Dieser Abschnitt wurde so gestaltet,dass die vorgestellten Methoden mit den entsprechende(IEEE empfohlenen) Praktiken übereinstimmen und dassverstanden wird, warum die verschiedenen Testsdurchgeführt werden und wie die Testdaten interpretiertwerden sollen.Auch wenn die Batterie oft nur als Quelle fürGleichspannung betrachtet wird, ist sie weit mehr als das.Aus der bisherigen Diskussion wissen wir, dass Batterienoffensichtlich wesentlich komplexer sind als reineSpannungsquellen. Es müssen viele Parameter getestetwerden, um den Batteriezustand festzustellen. Das“Institute of Electrical and Electronic Engineers” (IEEE) istfür die Veröffentlichung von Batterietestverfahrenverantwortlich. Diese Verfahren sind jedoch nurEmpfehlungen; sie werden im Falle einesGarantieanspruchs benötigt und müssen vomBatterieproduzenten beachtet werden. Darüber hinausmacht es Sinn sie zu beachten, da sie Ihnen dabei helfen,das Beste aus Ihren Batterien rauszuholen.Empfohlene IEEE PraktikenDas IEEE hat das stationäre Batterietesten in drei Gruppeneingeteilt:■■■IEEE 450 für geflutete BleibattereienIEEE 1188 für verdichtete BleibatterienIEEE 1106 für Nickel-Cadmium-BatterienDie Richtlinien IEE 450-2002 “Vom IEEE empfohlenePraktiken zur Wartung, Prüfung und Ersetzung vonbelüfteten Bleibatterien für stationäre Anwendungen”beschriebt die Frequenz und die Art von Messungen, diedurchgeführt werden sollte, um den Zustand einer Batteriezu bestätigen. Die Frequenz der Tests erstreckt sich vonmonatlich bis jährlich. Für monatliche Tests wird diePrüfung der Kettenspannung, des Aussehens, derRaumtemperatur, des Stromflusses, etc. vorgeschlagen.Quartalsmäßige Tests beinhalten das Testen der relativenDichte, Zellspannung und Temperatur (E 10% der Zellen).Jährliche Tests werden für die gesamte Kette durchgeführt.Zusätzlich muss der Widerstand vom Batterieeinschub zurErde und der interzellulare Verbindungswiderstandgemessen werden. Weitere Tests, die gegebenenfallsdurchgeführt werden müssen, basieren auf der Messungvon Werten während der periodischen Prüfungen und derBatterienutzung (periodische Durchlaufzeit-Vergangenheit).Die Richtlinien IEEE 1188-1996 “Vom IEEE vorgeschlagenePraktiken zur Wartung, Prüfung und Ersetzung vonventilgeregelten Bleibatterien für stationäre Anwendungen”definieren die empfohlenen Prüfungen und die empfohlenePrüfungsfrequenz. VRLA-Batterien wurden in6 HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG

DigitalesGerättyp BITE3 BITE2P BITE2 DLRO DLRO10/10X DCM24R DCM2000P BMM80 M5091 BGFT BGL Hydrometer VisuellImpedanz ■ ■ ■Mikro-Ohmmeter ■ ■Ladeerhaltungsstrom ■ ■ ■Isolationswiderstand■Multimeter■Erdungsfehlerortung ■ ■Verschiedene ■ ■KenngrößenKettenspannung■Visuell■Spannung aller Zellen ■ ■ ■ ■Ladegerät-Ausgangsstromund -spannung ■ ■ ■Anschlusskorosion ■ ■ ■RaumtemperaturHauptzellenspannungund -temperatur ■ ■ ■ ■ ■Stromfluss ■ ■ ■Prüfung ungewollterBatterieerdung ■ ■ ■Relative Dichte undTemperatur jeder Zelle■Widerstand der interzellularenVerbindungen ■ ■ ■ ■ ■Strukturelle Intaktheit derGehäusehalterung■Interner Ohmscher Test ■ ■ ■Temperatur der negativenAnschlüsseSpannung jeder Einheit ■ ■ ■ ■Oberwellenanteilswechselstromund -spannung ■ ■ ■ ■Gefahrenstufen bei der Installation eingeteilt. Die Frequenzund der Typ der Prüfungen verändert sich mit derzugrundeliegenden Batteriegefahrenstufe.Die Richtlinien IEEE 1106-1995 “Vom IEEE vorgeschlagenePraktiken zur Installation, Wartung, Prüfung und Ersetzungvon belüfteten Nickel-Cadmium-Batterien für stationäreAnwendungen” beinhalten die gleichen empfohlenenPraktiken wie die Richtlinien IEEE 450-2002.Die oben abgebildete Batterieprüf-Matrix zeigt, welcheMegger Produkte die vom IEEE vorgeschlagenenBatterietestverfahren durchführen können.Im Folgenden sollen die Test-Kenngrößen beschriebenwerden:ImpedanzDie Impedanz, eine interne Ohm’sche Prüfung, ist derWiderstand im Wechselstrom. In Hinsicht aufGleichstrombatteriesysteme zeigt die Impedanz denBatteriezustand an, ohne sie in irgendeiner Weise zuschaden oder zu beanspruchen. Die Impedanz kann dieSchwächen in den Zellen und den interzellularenVerbindungen einfach und zuverlässig orten, da sie denZustand des gesamten elektrischen Pfads einer Batterie vonAnschlussplatte zu Anschlussplatte testet.Grundsätzlich wird die Impedanz durch die Anwendungeines Wechselstromsignals gemessen. Man misst denWechselspannungsabfall in der Zelle oder derinterzellularen Verbindung und berechnet die Impedanzunter Anwendung des Ohm’schen Gesetzes. In der Praxiswird nicht nur der Abfall der Wechselspannung gemessensondern auch der des Wechselstroms. Der Wechselstromwird gemessen, da es weitere additive (subtrative)Wechselströme in einer Batterie gibt. Diese weiterenWechselströme sind aufgrund des Ladegerät-Systems da.(Mehr dazu im Abschnitt über Batterietestverfahren.) DerHANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG 7

Test wird ausgeführt, indem man ein Wechselstromsignalauf die Anschlussplatten auslöst. Dann misst man denGesamtwechselstrom in der Batteriekette und denSpannungsabfall in jeder Einheit der Kette, indem man jedeZelle und jede interzellulare Verbindung nacheinandermisst, bis die gesamte Kette gemessen ist. Die Impedanzwird errechnet, angezeigt und gespeichert. Wenn Zellenaltern, steigt die interne Impedanz an (wie in Abbildung 2dargestellt). Wenn man die Impedanz misst, können dieBedingungen jeder Zelle in der Kette gemessen undhochgerechnet werden, um festzulegen, wann eine Zelleoder die Kette ersetzt werden muss, was die Planung derbudgetären Bedürfnisse erleichtert.Die Impedanzprüfung ist eine echte vier-Leiter, kelvin’scheMessung, die eine exzellente Verlässlichkeit undhöchstreproduzierbare Daten liefert, auf Basis derer guteEntscheidungen in Bezug auf Batteriewartung und–austausch getroffen werden können. Die Impedanz ist inder Lage schwache Zellen zu identifizieren, so dassaußerplanmäßige Wartungen ausgeführt werden können.Letzten Endes ist eine Batterie zwar ein Kostenfaktor,jedoch sichert sie die Versorgung eines kritischenVerbrauchers oder vermeidet Einkommensverluuste alsFolge von Ausfällen. Wenn sich eine einzige Zelle ausfällt,fällt die gesamte Kette aus und die Versorgung deskritischen Verbrauchers ist nicht länger gesichert. Darum istes wichtig die schwachen Zellen zu finden, bevor sie einengravierenden Fehler verursachen.Die Kurve in Abbildung 3 zeigt den Effekt von fallenderRestleistung auf die Impedanz an. Es existiert eine starkeKorrelation zwischen der Impedanz und der Kapazität, sodass schwache Zellen geschickt und zuverlässig gefundenwerden können, frühgenug, um nachRehabilitationsmaßnahmenzuergreifen. Die Kurvezeigt die umgerechnetenImpedanzdatenin steigenderReihenfolge mit denentsprechenden Belastungsprüfungsendspannungenfürjede Zelle. (Die Impedanzin mOhm hatzufälligerweise diegleiche Skala wie dieSpannung: 0 bis2,5). Die hier verwendeteDarstellungmit ansteigenderImpedanz und fallenderSpannunggruppiert die schwachen Zellen auf die rechte Seite derKurve, um sie leichter zu erkennen.Abbildung 3: Ansteigende Impedanz mit der entsprechenden EndspannungTheorie der ImpedanzEine Batterie ist nicht nur ohmisch. Sie hat auch einekapazitive Größe. Letzten Endes ist eine Batterie einKondensator, also ein Speichergerät. Ein Widerstandskörperhingegen kann keine Elektrizität speichern. Abbildung 4zeigt einen elektrischen Kreislauf (Randles äquivalenteSchaltung), die eine Batterie in einer schlichten Zeitdauerdarstellt. Es gibt Leute, die geglaubt haben, dass es nichtnötig ist die kapazitive Größe zu messen und derWiderstand die einzige Größe ist, die gemessen werdenmuss.Die Impedanz misst sowohl den Wechselstromwiderstand(die wahre Komponente der Impedanz) als auch dieReaktanz (die imaginäre Komponente der Impedanz). Nurwenn man beide Werte misst, kann der kapazitive Teilverstanden werden. Ein anderes Argument, das gegen dieImpedanzmessung verwendet wird, ist die Tatsache, dassdie Frequenz eine Variable im Reaktanzteil derImpedanzgleichung ist. Das ist zwar richtig, aber Meggernutzt eine fixe Frequenz von 50 oder 60 Hz (je nachEinsatzort). Diese Variable, 2πω wird nun konstant, so dassdie Frequenz das Endergebnis in keinster Weise beeinflusst.Der einzige Teil, der das Endergebnis beeinflusst, ist der Teil,der sich innerhalb der Batterie verändert, also derWiderstand und die Kapazitanz, die das gesamteKapazitäts-/Beschaffenheits-Bild darstellen.In Abbildung 4 ist der metallische Widerstand mit Rmbezeichnet, der Elektrolyt-Widerstand mit Re, derWiderstand der Ladungsübertragung mit Rct, die Warburg-Impedanz mit Wi und die Kapazität des parallelen Pfads(double layer) mit Cdl. Der metallische Widerstand (Rm)beinhaltet alle metallischen Komponeneten vom einenPosten zum anderen (z.B. Posten, Topanschluss,Verbundsnetze) und bis zu einem bestimmten Grad dieLeimflotte. Der Elektrolytwiderstand (Re) variiert nicht sostark von seinem Hauptbestandteil. Aber er kann in denPoren der Leimflotte auf mikroskopischem Level signifikantsein. Der Widerstand der Ladungsübertragung (Rct) ist derWiderstand des Ionenaustauschs von der Säure zur8 HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG

(Anschlussplatten mit ungeraden Nummern von Nr. 1 biseinschließlich 15) sind alle mit dem negativen Topanschlussverbunden, der mit beiden negativen Posten verbunden ist.Die positiven Anschlussplatten (gerade Nummern) sind mitdem positiven Topanschluss verbunden, der an beidepositiven Posten angeschlossen ist. Es gibt zweiinterzellulare Anschlüsse, einen zwischen dem negativenPosten 1 und dem positiven Posten 1 und einen zwischendem negativen Posten 2 und dem positiven Posten 2.Je größer die Stromentnahme ist, desto kritischer ist dieeigentliche Ausprägung der stromtragenden Komponentensowohl innerhalb als auch außerhalb der Zellen. UPS-Batterien werden gewöhnlich für dauerhafte,typischerweise 15- bis 20-minütige, sehr hohe Entladungengestaltet. Wie auch immer, eine Telekommunikations-Batterie (CO) mag zwar nur einen 500 A-Stromentnahmehaben, kann aber bis zu 8 Stunden entladen. BeideKombinationen können somit enorme Auswirkungenhaben, wenn die Zellen und interzellularen Anschlüssefalsch ausgewählt oder falsch gewartet worden sind.Prüfungen und elektrische WegeWenn man Mehrfachposten-Zellen richtig prüfen will, mussman deren Aufbau verstanden haben. In dem Diagramm inAbbildung 1 kann man sehen, dass der Teststrom durchzwei Parallelwege fließen kann. Wenn die Testanschlüsseam negativen Posten 1 und postiven Posten 1angeschlossen werden, kommt es zu folgenden 2Parallelwegen: 1.) direkt vom negativen Posten 1 zumpositven Posten 1 durch ihre interzellularen Anschlüsse und2.) vom negativen Posten 1, runter zum Topanschluss, hochzum negativen Posten 2, quer durch die interzellularenAnschlüsse zum positiven Posten 2, runter zum positivenTopanschluss und wieder zurück nach oben zum positivenAnschluss 1. Diese zwei Pfade sind Parallelstromkreise unddaher nicht zu unterscheiden. Wenn ein Bolzen gelöst ist,gibt es keine Möglichkeit festzustellen, ob der Teststromden Weg des geringsten Widerstandes geht. Die bessereMethode zum Messen des interzellularenAnschlusswiderstandes ist es, die Diagonale vom negativenPosten 1 zum positven Posen 2 und noch einmal vomnegativen Posten 2 zum positiven Posten 1 zu messen.Beide Messwerte werden zur Kontrolle miteinanderverglichen. Zugegebenermaßen sind Diagonalmessungenimmer noch parallel, aber der Vergleich ist aufgrund desEinflusses des Topanschlusses und loser Kleinteileinteressant. Diagonalmessungen können für eine direkteVerbindung von Posten zu Posten nicht durchgeführtwerden. Im Falle von 6-Posten-Zellen messen Sie diagonalüber die entferntesten Posten in beide Richtungen.SpannungDer Spannungfluss ist traditionsgemäß das Rückgrad jedesmöglichen Testverfahrens gewesen. Was ist Spannung?Spannung ist, elektrisch gesprochen, derPotenzialunterschied zwischen dem Blei und dem Bleioxidauf den Anschlussplatten oder zwischen dem Nickel unddem Cadmium. Die Aufladeeinheit ist das Einzelteil, das sieaufgeladen hält. Die Summe aller Zellspannungen muss derLadegeräteinstellung entsprechen (außer bei Verlust durchdas Kabel). Dies impliziert, dass die Spannung bloß denLadezustand (SOC) der Zellen anzeigt. Es gibt keineAngabe über den Qualitätszustand (SOH) einer Zelle. Dienormale Zellspannung zeigt nichts an, außer dass die Zellekomplett aufgeladen ist. Eine abnormale Zellspannung sagtjedoch etwas über den Zustand der Zelle aus. Eine niedrigeZellspannung kann eine kurzgeschlossene Zelle kenntlichmachen, allerdings nur, wenn die Spannung letztendlichauf ungefähr 2,03 abfällt. Wenn eine Zelle schwach ist,müssen die anderen Zellen aufgrund der Einstellung desLadergeräts eine höhere Spannung haben. Zur Erinnerungsei nochmal angemerkt, dass die Summe allerZellspannungen der Ladegeräteinstellung entsprechenmuss. Die stärken Zellen kompensieren die schwächereZelle. Generell lässt sich sagen, dass die stärkeren Zellen ineinem besseren Zustand sind, da sie eine höhere Spannungzulassen können. Aber die starken Zellen werdenüberladen, was einerseits dazu führt, dass sie überhitztwerden und andererseits, dass Rasterfeldkorrosionen undWasserverluste beschleunigt werden.Nun sei angenommen, dass die untere Spannung der Zellenoch nicht bei 2,03 V liegt, sondern bei 2,13 V. Bei 2,13 Vist sie noch nicht niedrig genug, um Besorgnis zu erregen,aber sie lässt nach. Ob sie in der Lage ist, die Last zustützen, wenn eine Störung auftritt, kann nichtsichergestellt werden. Die Impedanz kann diese schwacheZelle eher finden als Spannung. In diesem Fall verringertsich die Impedanz, da ein Kurzschluss zu befürchten ist.Ein ähnliches Beispiel kann für VRLA-Batterien gefundenwerden, wenn es zum Austrocknen oder Druckverlustkommt. Die Spannung wird diesen Zustand bis zu einemviel späteren (gegebenenfalls zu späten) Zeitpunkt währenddes Batteriebetriebs nicht aufzeigen. Die Impedanz erkenntdiesen Zustand wesentlich früher, so dass notwendigeMaßnahmen durchgeführt werden können.Also verwechseln Sie nicht voll aufgeladen mit vollerRestleistung.Relative DichteDie relative Dichte ist das Maß an Sulfat in der Säure einerBleibatterie. Es ist auch das Größenmaß desKaliumhydroxidelektrolyts in der Nickel-Cadmium-Batterie,aber, da das Kaliumhydroxidelektrolyt nicht in derchemischen Reaktion genutzt wird, ist es nicht notwendig,es regelmäßig zu messen.Die relative Dichte liefert traditionsgemäß keinen großenBeitrag zur Bestimmung eines bevorstehendenBatterieausfalls. Tatsächlich ändert sie sich nur sehr geringin den anfänglichen 3 bis 6 Monaten eines Batteriebetriebs.Der Grund für diese Anfangsänderung liegt imabgelaufenen Formationsprozess, der unaktiviertesPastenmaterial, durch die Reaktion mit Schwefel, in aktivesMaterial umwandelt. Ein geringe relative Dichte kannbedeuten, dass die Ladegerätspannung zu geringeingestellt ist, was eine Sulfatierung der Anschlussplattenverursacht.In einer Bleibatterie ist das Sulfat ein geschlossenes System,in dem das Sulfat jederzeit auf den Anschlussplatten oder10 HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG

Relative Dichten und ihre AnwendungenRelative Dichte Säure in Prozent Anwendungin der Säure sein muss. Wenn die Batterie völlig aufgeladenist, muss das Sulfat in der Säure sein. Wenn die Batterieentladen ist, ist das Sulfat auf den Anschlussplatten. DasEndergebnis ist, dass die relative Dichte ein Spiegelbild derSpannung und damit auch des Ladungszustands ist. DieMessung der relativen Dichte sollte dann durchgeführtwerden, wenn Bestandteile in der Batterie nichtbetriebsfähig sind, um so viele Informationen wie möglichüber die Batterie einzuholen.Unterschiedliche Batterieanwendungen und -einsatzortehaben aufgrund der Temperatur und der Entladungszyklenunterschiedliche relative Dichten. Die folgende Tabelle zeigteinige Anwendungen und ihre jeweilige relative Dichte.Ströme1.170 25 Tropisch-stationär1.215 30 Standard-stationär1.250 35 UPS/hohe Rate1.280 38 Selbstfahrend1.300 40 VRLA-stationär1.320 42 Antreibende Energie1.400 50 TorpedoLadeerhaltungsstromEine weiterer Bestandteil desOhm’schen Gesetzes ist derStrom. DieLadegerätsspannung wirdverwendet, um eine Batterieaufgeladen zu halten. AberSpannung ist das wirklicheVehikel, um Strom in eineBatterie zu bekommen (oderaus ihr heraus während derEntladung). Der Strom formtdas Bleisulfat wieder zuaktivem Material auf denSteuerelektroden um.Batterie entgegenwirkt (< 1% in der Woche). Weil dasSpannungsdifferential zwischen dem Ladergerät und derBatterie klein ist, ist der Ladeerhaltungsstrom auch klein.Wenn es ein großes Spannungsdifferential gibt, wie nacheiner Entladung, ist der Stromfluss hoch und solange durchdas Ladegerät begrenzt, bis der Spannungsunterschiedkleiner wird. Wenn sich der Strom auf einer Hochebenebefindet (wie in Abbildung 6 unten) wird dieser StromGrenzstrom genannt. Wenn das Spannungsdifferentialkleiner wird, wird der Ladungsstrom verringert (wie durchdie nach unten abfallende Ladungsstromkurve in Abbildung6 bildlich dargestellt). Die sich erhöhendeLadungsspannung ist die Spannung der Batterie, nicht dieEinstellung des Ladegeräts.Der Ladeerhaltungsstrom schwankt mit der Batteriegröße.Je größer die Batterie ist, desto mehr Ladeerhaltungsstromnimmt sie auf, um den Zustand der vollen Aufladunghalten zu können. Der Ladeerhaltungsstrom kann sich ausdiversen Gründen erhöhen: Erdungsfehler inladungserhaltenden Batteriesystemen und interneBatteriestörungen. Die Erdungsfehler werden späterbesprochen. Während der interne Widerstand in derBatterie ansteigt, nimmt die Batterie mehr Strom aufgrundder höheren Impedanz auf. Die Zunahme desLadeerhaltungsstroms kann ein Anzeichen für eineBatteriestörungen sein. Anstatt den Ladeerhaltungsstromzu messen, können viele der gleichen Zustände mit einerImpedanzprüfung erkannt werden.Es gibt zwei Arten vonGleichstrom in einer Batterie:wiederaufgeladener Strom,mit dem die Batterie nacheinem Entladen wieder aufgeladen wird, undLadeerhaltungsstrom, der benötigt wird, um den vollaufgeladenen Zustand der Batterie beizubehalten. Wenn eseinen Unterschied zwischen der Ladegeräteinstellung undder Batteriespannung gibt, wird dieser Unterschied einenStromfluss verursachen. Wenn die Batterie völligaufgeladen ist 1 , ist der einzige Stromfluss derLadeerhaltungsstrom, welcher der Selbstentladung derAbbildung 6: Eigenschaften konstanter Spannung und konstanten LadestromsIn VRLA-Batterien scheint der Ladeerhaltungsstrom 2,3 einAnzeichen für ein Batterieproblem zu sein, nämlichTemperaturschwankungen. Temperaturschwankungen sinddas Ergebnis eines Batterieproblems, nicht dessen Ursache.Einige der Ursachen, die zu thermischem Ausreißen führenkönnen, sind kurzgeschlossene Zellen, Erdungsfehler,Austrocknung, übermäßige Aufladung und unzulänglicherHitzeabbau. Dieser Prozess dauert überall zwischen zwei1 Cole, Bruce, et al., Operational Characteristics of VRLA Batteries Configured in Parallel Strings, GNB Technologies2 Brown, AJ, An Innovative Digital Flat Current Measurement Technique - Part Two, Proceedings of BattConn ® 20003 Boisvert, Eric, Using Float Charging Current Measurements to Prevent Thermal Runaway on VRLA Batteries, MultitelHANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG 11

Wochen und vier Monate. Sobald er eintritt, beginnt derLadeerhaltungsstrom zuzunehmen. Durch das Messen desLadeerhaltungsstroms kann möglicherweise einverhängnisvoller Ausfall der Batterie und eine Beschädigungder angeschlossenen und nahe liegenden Ausrüstungvermieden werden. Die Impedanz wird viele gleichartigeFehler finden.Oberwellenanteil des LadeerhaltungsstromsBatterien, wie Gleichstromgeräte, ziehen es vor, mitGleichstrom versorgt zu werden. Die Aufgabe desLadegeräts ist es, Wechselstrom in Gleichstromumzuwandeln. Aber kein Ladegerät ist zu 100 % effizient.Häufig werden in die Ladegeräte Filter eingebaut, die denWechselstromanteil vom Gleichstromausgang beseitigen.Der Wechselstrom, der auf den Gleichstrom überlagert,wird Oberwellenstrom genannt. Die Batterieherstellerbestätigen, dass ein Oberwellenanteil von mehr als 5 A rmspro 100 Ah Batterierestleistung aufgrund von internerErhitzung zu einem vorzeitigen Batterieausfall führen kann.Die Oberwellenspannung ist nicht von Interesse, da derHeizeffekt des Oberwellenstroms für Beschädigungen anBatterien verantwortlich ist. Diese 5 % Oberwellenstromsind grob geschätzt und hängen zudem von derUmgebungstemperatur ab. Der Oberwellenstrom kann sichlangsam erhöhen, wenn die elektronischen Bauelemente imLadegerät altern. Darüber hinaus kann derOberwellenstrom zu drastischer Erhitzung und zuvorzeitigem Ausfall, ohne dass es jemand erkennt, führen,wenn eine Diode kaputt geht. Auch wenn die Impedanzkeine Maßeinheit für Oberwellenstrom ist, wird derOberwellenstrom aufgrund der speziellen Gestaltung derMegger Impedanzprüfgeräte gemessen. Es gibt eineHypothese dafür, 4 dass ein niedriges Frequenzbrummen(

durchgeführt werden? Wenn ein Schnelltest in 30 Minutenan einem 8-Stunden-System durchgeführt wird, dann erhältman nur sehr wenig Informationen (wie in Abbildung 7bildlich dargestellt). Aber, wenn der 30-minütigeBelastungstest an einem 30-Minuten-System durchgeführtwird, erhält man viele Informationen über die Restleistungder Batterie. Er ist nicht perfekt, da Unterschiede bezüglichder Leistung bei unterschiedlichen Raten existieren (dieseunterschiedlichen Raten sind der Grund dafür, warum eslanglebige und kurzlebige Batterien gibt). Obwohl sie nichtperfekt sind, sind solche Tests weit besser als gar nicht zuprüfen oder voll zu prüfen. Bei größeren Systemen wirdaufgrund der i 2 R -Erhitzung viel mehr Hitze erzeugt, als beikleineren Systemen. (Stellen Sie sicher, dass alleinterzellularen Verbindungen richtig eingestellt sind, damitvermeidbare Probleme, die Hauptstörungen während einesEntladungstests verursachen können, nicht auftreten.) DieInfrarotthermographie (IR) ist ein ausgezeichnetesWerkzeug, um festzustellen, ob und wo schwacheAnschlüsse existieren. Offensichtlich ist IR nur bei einerLadung wertvoll, die so hinreichend ist, dass sie Erhitzungverursacht. IR-Kameras sind kostspielig, aber ihr Gebrauchgeht weit über das Batterietesten in viele andere Bereicheder Wartung hinaus. Megger empfiehlt ihre Nutzungwährend eines Entladungstests. Entladungstests sind einwichtiger und erforderlicher Bestandteil jedes möglichenbis 5 Jahren) ein guter Zeitrahmen. Die Legierung derBatterie kommt genauso ins Spiel wie die Gefährlichkeit desAufstellungsortes. Zwischen den Belastungstests ist dieImpedanz ein ausgezeichnetes Werkzeug zum Bewertendes Batteriezustands, ohne dabei das Testprogramm zugefährden. Außerdem wird empfohlen, dass einImpedanztest gerade vor jedem Entladungstestdurchgeführt wird, um die Korrelation zwischen derRestleistung und der Impedanz zu verbessern.BATTERIEKONFIGURATIONENBatterien treten in verschiedenen Konfigurationen auf.Aufgrund der vielen Möglichkeiten, wie sie eingerichtetwerden können, ist die Anzahl der möglichenKonfigurationen endlos. Selbstverständlich spielt dieSpannung die größte Rolle in einer Batteriekonfiguration.Batterien haben Mehrfachposten für einen höherenStromverbrauch. Je mehr Strom von einer Batterie erbrachtwerden muss, desto größer müssen die Anschlüsse sein.Dies schließt Posten, interzellulare Anschlüsse, interzellulareStromschienen und Kabel ein.Einfach-Posten BatterienKleinere Batterieanlagen sind normalerweise dieeinfachsten und sind auch am leichtesten zu warten. Siehaben normalerweise Einpostenbatterien, die mitzuverlässigen, interzellularen Steckernangeschlossen werden. Häufig sind sieziemlich zugänglich, aber, weil sie kleinund gelegentlich in einer kleinenBohrung angebracht sind, können sie fürdie Prüfung und Wartung ziemlichunzugänglich sein.Vielfach-Posten BatterienBatterien mit mehreren Posten proPolarität beginnen schnell interessant zuwerden. Sie sind normalerweise größerund häufig kritischer.DATENANALYSEAbbildung 7: Graph eines TeillasttestsDas Wesentliche jeder Testmethode ist,Einzeltest%-AbweichungTrend%-Veränderung %-Veränderungwie man die Daten interpretiert, umetwas sinnvoll abzuleiten. Dasselbe giltfür Batterieprüfungen. Wenn die DatenBleisäure, geflutetBleisäure, VRLA, AGMBleisäure, VRLA, GelNiCd, gefluteteNiCd, versiegeltvom Durchschnitt510101515vom letzten Test233105aller Zellen20505010080handgeschrieben und anschließendabgelegt werden sollen oder wenn einAusdruck der Daten von einem Meßgerätgemacht werden soll und die Datenabgelegt sein sollen, dann gibt es keinenützliche Analyse, außer, wenn eineDringlichkeit genau in diesem Momentbesteht. Der wahre Wert vonBatterieprüfungen liegt darin, einen TrendBatterietestprogramms, jedoch müssen Kosten und Risikendarüber aufzuzeigen, ob Problememiteinander verglichen werden. Die Frequenz derunmittelbar bevorstehen oder weiter weg sind. DieEntladungstests ist normalerweise der Streitpunkt, nicht dieTrendbeobachtung von Batteriedaten, besonders derFrage, ob man Lasttests durchführt oder nicht. Die vomImpedanz, ist ein ausgezeichnetes Werkzeug für dieIEEE empfohlenen Praktiken spezifizieren zwar dieBudgetplanung. Wenn man eine Verringerung derFrequenz, aber im Allgemeinen sind ein paar Jahre (von 3Leistungsfähigkeit der Batterie mit der Zeit beobachtet,HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG 13

kann eine Entscheidung darüber getroffen werden, wannman eine Batterie ersetzt. Mit der Trendbeobachtungverringern sich die kurzfristigen Auswechslungen drastisch.Wenn eine Batterie das erste Mal getestet wird, kann diesBesorgnis verursachen, weil es keine Basiswerte gibt. Indiesen Fällen ist es gut, jede Zelle mit jeder anderen Zelle inder Kette zu vergleichen. Schwache Zellen fallen auf.Genau diese Zellen erfordern weitere Untersuchungen.Abbildung 8 liefert eine Richtlinie, abhängig von denZeitspannen in denen die Batterien getestet wurden.ZUSAMMENFASSUNG BATTERIE-TECHNOLOGIEWie man sieht, gibt es viel zu einer Batterie zu sagen. Sieist eine komplizierter, elektrochemischer Speicher. Sieoffenbart noch mehr Informationen, die tief in die Bereicheder Tafel-Kurven und der Depolarisierung eingreifen, aberhier nicht weiter betrachtet werden sollen. Im wesentlichenlässt sich sagen, dass sie für Batterienanlagen,Wartungspläne und ständige Beobachtung notwendig sind,um das Beste aus ihnen herauszuholen. Dies ist auch derHauptgrund, warum die Leute so viel für Batterienausgeben. Sie wollen die Verfügbarkeit von weit teurerenGeräten mit Batterien sicherstellen.LOKALISIERUNG VON ERDUNGSFEHLERN INGLEICHSTROMSYSTEMEN OHNE EINTEILUNGÜberblickDie Hauptzielsetzung einer Batterieanlage ist es, eine hoheVerfügbarkeit für industrielle, Verbraucher-, kommerzielleoder schützende Einrichtungen sicher zu stellen. DieseEinrichtungen schließen Notbeleuchtungmaßeinheiten,ununterbrechbare Energieversorgungen, kontinuierlicheProzesssysteme, funktionierende Kontrollen, Bauteile vonSchaltanlagen und schützende Relais mit ein.In Notsituationen ist es wichtig, dass diese Vorrichtungenkorrekt funktionieren. Der Ausfall des Gleichstromsystemsoder der Batterie kann zu Funktionsfehlern der Geräteführen, die an diesem System angeschlossen sind.Systemfehler können zu Einkommensverlusten,Gerätebeschädigung und/oder verletzten Personen führen.Gegeben sei nun eine allgemeine Situation: ein fließendesGleichstromsystem, welches Außenanlagen erschließt.Wenn eine Batterieanlage teilweise oder vollständig geerdetwird, bildet sich ein Kurzschluss in der Batterie. Dies kanndie schützende Vorrichtung im Anschluss dazu veranlassen,nicht richtig zu funktionieren, wenn sie benötigt wird.StromtestmethodenTraditionsgemäß mussten Versorgungunternehmen undIndustriekomplexe weite Strecken gehen, um Erdungsfehlerinnerhalb ihrer Batterieanlagen zu finden. Jedoch ist es einschwerer und zeitraubender Prozess, diesenBatterieerdungsfehler zu lokalisieren. Die aktuelleErdungsfehler-Lokalisierungsmethode bezieht Teilungenoder Unterbrechungen von Gleichstromabzweigungen mitein, um die Grundstörung zu lokalisieren. Die Teilungschaltet jedoch den Systemschutz ab und kann eineunbeabsichtigte Ausschaltung der Versorgung und desGenerators verursachen. Aus diesem Grund haben vieleVersorgungsunternehmen die Teilung verboten, obwohl siebis vor kurzem die einzige Methode zur Lokalisierung vonErdungsfehlern war.Eine bessere TestmethodeEntwicklungen haben zu einer besseren Testmethodegeführt. Das Einspeisen eines Niederfrequenz-Wechselstromsignals und dessen Verwendung hilft denErdschluss im Wechselstromsystem zu lokalisieren. DieseMethode kann durchgeführt werden, ohne dasWechselstromsystem zu teilen und sie verringert die Zeit derFehlerlokalisierung. Außerdem ermöglicht sie, dass derSystemschutz die ganze Zeit gewährleistet bleibt.Die Wechselstrom-Einspeismethode misst einfache odermehrfache Erdungsfehler, indem sie zuerst ein 20 HzNiederfrequenz-Wechselstromsignal zwischen dieStationserde und die Batterieanlage einspeist. In einemzweiten Schritt wird der resultierende Strom gemessen,indem man eine Stromzange am Stromtransformatorverwendet. Aus dem Messwert kann der Widerstandswerterrechnet werden, indem man die phasengleicheKomponente des periodisch durchlaufenden Stroms nutzt,was den Effekt der kapazitiven Ladung abweist. Folglichkann man sagen, dass, wenn das Signal amBatterieanschluss eingespeist und die Stromzange CT an dieabgehende Leitung angeschlossen wird, das Instrument dengesamten Erdungswiderstand, der auf der Batterieanlagevorhanden ist, misst. Wenn das CT an einerVersorgungsleitung festgeklemmt wird, misst es denErdungswiderstand an dieser Versorgungsleitung. Fehlerkönnen unabhängig von der Anzahl der Verteilerplattenoder der Stromkreise leicht verfolgt werden, weil der"Tracer" lediglich der Stärke des Wechselstromsignals folgt.Das System bleibt vollständig, weil es sich um einen Online-Wechselstromtest handelt, der so gestaltet wurde, dassSystemabschaltungen verhindert werden. Nach Einspeisungeiner Niederfrequenzwechselstrom-Wellenform, wird einWiderstandsfehler an einem Zweig der Batterieanlage durcheinen niedrigen Widerstandswert angezeigt. Wenn z.B. derGesamtwiderstand einer Batterieanlage mit 10 kOhmangezeigt wurde, deutet dies auf einen Widerstandsfehleran der Batterieanlage hin. Die Widerstandsfehler kannlokalisiert werden, indem man jeden einzelnen Stromkreisabklemmt, bis ein Widerstandswert von 10 kOhmgefunden wird.Es ist leicht erkennbar, dass diese Methodein einer geradlinigen Weise angepasst werden kann, umMehrfachfehler zu lokalisieren, indem man die Theorie derParallelpfade nutzt. Wenn beispielsweise ein Widerstand fürdas Gesamtsystem von 1 kOhm angezeigt wird und nur eineinziger Zweig einen Widerstand von 10 kOhm anzeigt,dann weiß der Nutzer, dass das System eine zweite Störunghat, weil der Widerstand des Gesamtsystems und derZweigwiderstand nicht zusammenpassen. Durch dieAnwendung der Wechselstromeinspeismethode werdenErdungsfehler in ungeerdeten Gleichstromsystemen einfach,geradlinig und sicher gefunden.14 HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG

HÄUFIG GESTELLTE FRAGENWas verrät mir die Ladeerhaltungsspannung?Die Ladeerhaltungsspannung zeigt an, dass das Ladegerätarbeitet, d.h. sie zeigt den Aufladezustand an. Sie zeigtnicht den Gesundheitszustand (Restleistung) der Zelle an.Sie zeigt an, dass die Zelle komplett aufgeladen ist, wobeikomplett aufgeladen nicht mit kompletter Leistungverwechselt werden darf. Es gab viele Fälle, in denen dieLadeerhaltungsspannung in einem akzeptablen Rahmenwar und die Batterie dennoch ausfiel. Eine niedrigeLadeerhaltungsspannung kann andeuten, dass es einenKurzschluss in der Zelle gibt. Dies ist bei einerLadeerhaltungsspannung von ungefähr 2,06 oder wenigerfür Bleibatterien erwiesen (wenn das Ladegerät auf 2,17 Vpro Zelle eingestellt wird).In einigen Fällen ist die Spannung einer Zelle beträchtlichhöher als die durchschnittliche Spannung. Dies kanndadurch verursacht werden, wenn eine Zelle eine andereschwache Zelle kompensiert. Es ist möglich, dass eine Zelleeine wesentlich höhere Spannung aufweist, um mehrereschwache Zellen zu kompensieren. Die Gesamtspannungaller Zellen muss der Ladegeräteinstellung entsprechen.Was sind die empfohlenen Wartungsverfahren für dieverschiedenen Batterietypen?Die vom IEEE empfohlenen Wartungsverfahren beziehensich auf die drei Hauptbatterietypen: Geflutete Bleibatterien(IEEE 450), Ventilregulierte Bleibatterien (IEEE 1188) undNickel-Cadmium-Batterien (IEEE 1106). Allgemein gesagt,ist die Wartung wesentlich, um eine ausreichendeUnterstützungszeit zu gewährleisten. Es gibtunterscheidene Wartungsniveaus und unterschiedlicheWartungsintervalle, die vom Batterietyp, von derstationären Kritikalität und den stationären Bedingungenabhängen. Wenn beispielsweise ein Einsatzort eine erhöhteUmgebungstemperatur aufweist, dann werden dieseBatterien schneller altern, häufiger gewartet und häufigerausgewechselt.Wie wichtig ist der interzellulare Anschlusswiderstand?In unserer Erfahrung hat sich gezeigt, dass vieleBatterieausfälle eher von losen, interzellularen Anschlüssenverursacht werden, die sich erwärmen und aufschmelzen,als durch Batteriefehler. Wenn eine Zelle schwach ist oderein interzellularer Anschluss lose, dann ist dieser Anschlussausschlaggebend für die Leistungsfähigkeit der gesamtenKette. Wenn Bleibatterien häufig periodisch durchlaufen,kann die negative Klemme kaltlaufen und sich folglich vomAnschluss lösen. Die korrekte Messreihenfolge beiMehrfachpostenbatterien ist kritisch. Nicht alle Instrumenteliefern aufgrund ihrer Prüfmethode die gültigeninterzellularen Anschlusswiderstände. Megger Instrumenteliefern gültige Daten.“Failure Modes Application Note” auf unserer Homepage(www.megger.com) an.Wie oft sollte die Impedanz gemessen werden?Die Frequenz von Impedanzmessungen variiert mit derBatterieart, den stationären Bedingungen und denvorhergegangenen Wartungsverfahren. Die vom IEEEempfohlenen Verfahren schlagen halbjährliche Tests vor.Zusätzlich zum Gesagten empfiehlt Megger, VRLA-Batterienaufgrund ihrer unvorhersehbaren Natur vierteljährlich undsowohl Nickel-Cadmium-Batterien als auch Bleibatterienhalbjährlich zu messen.Wann sollte ich mit dem Zellaustausch aufhören und diekomplette Batterie ersetzen?In kürzeren Ketten (weniger als 40 Zellen/Gefäße), sollte diegesamte Batterie ersetzt werden, wenn drei bis fünfEinheiten ausgetauscht worden sind. In längeren Ketten istein ähnlicher Prozentsatz ausgetauschter Einheiten dasBatterieersatzkriterium.Wie kann ich vorhersehen, wann ich eine Zelle oder diegesamte Batterie tauschen muss?Obwohl es keine eindeutige mathematische Korrelationzwischen der Batterieresteistung und der Impedanz (oderirgendeinem anderen Batterietest ausgenommen demEntladungstest) gibt, ist der Zunahmewert der Impedanzein starker Indikator für die Gesundheit der Batterie.Megger hat festgestellt, dass ein 20-prozentiger Anstiegder Impedanz bei gefluteten Bleibatterien mit einer 80-prozentigen Batterierestleistung korreliert. Bei VRLA-Batterien beträgt diese Zunahme ca. 50% derAnfangsimpedanz der Batterie bzw. des vom Herstellerbekanntgegebenen Basiswertes.Akzeptieren Batteriehersteller die Impedanz fürGarantiezwecke?Viele Hersteller veröffentlichen jetzt Impedanzwerte, umeine Basis herzustellen. Einige größere Organisationen, dieviele Batterien pro Jahr einkaufen, haben zu Garantie- undErsatzzwecken für ihren Batterien Prozentzunahmen derImpedanz in den Einkaufsanforderungen festgeschrieben.Was sind die häufigsten Fehlertypen?Der Fehlertyp hängt vom Batterietyp, den stationärenBedingungen, dem Anwendungsfall und anderenParametern ab. Wenn Sie mehr zu diesem Thema wissenwollen, blättern Sie bitte zur Zusammenfassung auf denSeiten 2-4 zurück oder schauen Sie sich das DokumentHANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG 15

ÜBERSICHT DER MEGGER-PRODUKTEMegger bietet mit der reichhaltigen Produktpalette anBatterieprüfgeräten, Niederohmmessgeräten, Mikro-Ohmmetern, Isolationsprüfgeräten und MultimeternLösungen zur Sicherstellung der Systemleistung an.Ein Überblick zu den vielen vorhandenen Produkten istunten gegeben. Für umfangreichere Produkt- undServiceinformationen zu diesen und weiteren MeggerProdukten besuchen Sie unsere Homepagewww.megger.com oder kontaktieren Sie uns in Dover.BatterieprüfgeräteUnabhängig davon, ob Sie geflutete Blei-, VRLA- oder Ni-Cd-Zellen prüfen, hat Megger die richtige Ausrüstung fürIhren Batteriewartungsbedarf. Die Produkte und diedazugehörigen Zusatzgeräte stellen sinnvolle Daten zurBatteriegesundheit zur Verfügung, ohne erheblicheUnkosten oder eine mögliche Verringerung derverbleibenden Batterierestleistung zu erzeugen.Eine Unterbrechung der Leistung kann ein Disaster beimunterstützten Gerät und der Anlage verursachen. Folglichist ein zuverlässiges Aushilfsenergiesystem entscheidend,damit im Falle von ausfallender Wechselstromversorgungteure Leistungsunterbrechungen vermieden werdenkönnen. Die Impedanzprüfung der Batterie hilft, schwacheZellen zu kennzeichnen, bevor sie Probleme verursachen.Das Abschalten der Batterie während des Tests istzeitraubend und fügt dem Verfahren Risiken hinzu. DiesesVorgehen ist mit den Online-Batterieprüfgeräten vonMegger überflüssig. Die Instrumente geben in hohemGrade wiederholbare Resultate an, was dabei hilftStillstandszeiten zu verringern.NEU BITE ® 3■■■■Stellt den Zustand vonBleibatterien bis 2000 AhfestOnline-Berechnungenmit den Resultatenbestanden/kritisch/durchgefallenMisst Impedanz,interzellularenAnschlusswiderstand, ZellspannungMisst Ladeerhaltungs- undOberwellenanteilströmeDas BITE 3 ist ein kompaktes, batteriebetriebes Gerät mitleistungsfähigen integrierten Datenanalysewerkzeugen. Esist das erste Gerät seiner Art, in dem die ProActiv-Softwarealle vorigen Daten downloaden kann, um einebestmögliche Datenanalyse vor Ort zu ermöglichen. Die aufeinem hellen, rückbeleuchteten LCD-Bildschirmdargestellten Menüs sind einfach zu bedienen. Die Datenwerden tabellarisch und graphisch angezeigt, was dabeihilft, schwache Zellen zu analysieren.BITE ® 2 und BITE ® 2P■■■■Stellt den Zustandvon Blei- undNickel-Cadmium-Batterien bis 7000Ah festOnline-Berechnungen mitden Resultatenbestanden/kritisch/durchgefallenRobuste, verlässlicheInstrumenteEingebauter Drucker(BITE 2P)Das BITE® 2 und das BITE® 2P sind Batterie-Impedanzprüfgeräte, die arbeiten,indem sie einer in BetriebbefindlichenBatteriekette einenTeststrom auferlegenund anschließend dieImpedanz,Zellspannung undinterzellularenAnschlusswiderständeBITE 2messen. Außerdem messen sie denOberwellenanteilstrom, der den Zustand des Ladegerätsanzeigt. Die Geräte helfen dabei, den Zustand dergesamten Kette von Anschlussplatte zu Anschlussplatte undsogar zur Aufladeeinheit auszuwerten.NEU ProActiv Datenbanksoftware für Ihr Batterie-Management■ Organisiert und verwaltet Batteriedaten■■■Vollzieht TrendanalysenUnterstützt den Benutzer beim Management vonmultiplen BatterienDruckt elementare BerichteBITE 2PAls erste Lösung dieser Art, ist ProActiv eine neue,leistungsfähige, einfach zu bedienendeBatteriedatenbanksoftware, die entwickelt wurde, um jedeeinzelne Batterie in einer Batterieanlage zu analysieren.Die Batterieprüfung ist entscheidend, um sicherzustellen,dass ein Batteriesystem Notleistung und –strom bereitstellt,um Funktionseinheiten wie Notbeleuchtung, UPS-Systeme,Betriebskontrollen, Schaltanlagebestandteile, Schutzrelaisund kontinuierliche Prozesssysteme laufen zu lassen. DerAusfall einer Batterieanlage innerhalb von Einrichtungenwie Versorgungsunternehmen, Krankenhäusern oderProduktionsanlagen kann zu Funktionsfehlern derangeschlossen Geräte führen. ProActiv unterstützt denBenutzer, Batterieausfälle und ein hohes Budget fürzukünftige Batterieketten- und Zellenaustausche zuvermeiden und den Batterieaustausch in einer ordentlichenWeise zu planen.16 HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG

Plätzen. Mit dieserPrüfspitzenverlängerungbrauchen Batterien zurMessung nichtabgeschlossen werden -eine Gerät zureffizienten Zeit- undKosteneinsparung.■Der Barcode-Lesestift liest eintreffende Kopfzeilendatenwie Aufstellungsraum, Initialen des Benutzers undRaumtemperatur. Diese Informationen werden zu einemdauerhaften Bestandteil der Ketteninformation und beijedem Test gedownloadet.ProActiv nutzt ein Standard MS-Access-Datenbankformat.Es erlaubt dem Nutzer Batteriedaten wie Spannung,Impedanz, interzellularer Anschlusswiderstand,Oberwellenanteilstrom, relative Dichte, Infrarot-Thermographen und mehr zu organisieren und zuverwalten.BITE ® Zubehör■ Verbessert die Leistungsfähigkeit der Bite-Produktreihe■■■Umfangreiches Angebot an ZubehörGestaltet für einzigartige SituationenSehr gut für unstandardmäßige Einrichtungen geeignetMegger bietet eine komplette Zubehörpalette um dieLeistungsfähigkeit der BITE-Produktlinie zu verbessern.Vieles davon wird unten vorgestellt, aber es gibt weit mehr(inklusive Verlängerungskabel, Kalibrierungsanschlüsse, etc).Obwohl wir bereits umfangreiches Zubehör anbieten,entwickeln wir kontinuierlich weitere Ergänzungsprodukte,wenn Interesse aufkommt.■■■Das RopeCT TM ist einflexibles, in hohemMaße genauesStromübermittlungsgerätfür dasMessen desStromflusses ingrößerenBatterieanlagen. Es istin zwei Längenverfügbar: 60 cm und 90 cm bei 20 cm und 30 cmDurchmesser. Es wurde speziell für das BITE® 2 und dasBITE® 2P entwickelt.Die Mini-CTs sind fürStrommessungen inkleineren Drahtstärkenund in Einzelkabel, diesich in einem Bündelbefinden, geeignet.Die Prüfspitzenverlängerung kann an die Empfänger undan die Prüfspitzen des BITE 3, des BITE 2 und des BITE2P angebracht werden. Sie sind ideal zurBatteriemessung in Schränken und schwer erreichbaren■Das Digitalhydrometer misst die relative Dichte und dieTemperatur für jede Zelle und errechnet die temperaturangepassterelative Dichte, um Zeit zu sparen - alles ineinem Handgerät.Es kann bis zu 256Zellen pro Reiheund bis zu achtReihen speichern.Man braucht sichkeine Sorgen überParallax- oderHandschreibdatenauf Papierblätternusw. zu machen. Es ist viel sicherer als einKolbenhydrometer und ohne irgendeine Säureüberlaufen zu lassen, zu reinigen.Erdungsfehler-OrtungsgeräteMegger bietet zwei Erdungsfehlerortungsgeräte, zwischendenen man wählen kann, das Batterie-Erdungsfehler-Tracer(BGFT) und das Batterie-Erdungsfehler-Ortungsgerät (BGL).Das BGFT verfügt über eine hervorragendeGeräuschbeseitigung, während das BGL eine automatischeBrücke zur Unterscheidung zwischen hoher Kapazitanz undgeringem Widerstand hat. Im Folgenden finden Sie eineKurzbeschreibung zu jedem Gerät.Batterie-Erdungsfehler-Tracer (BGFT)■ Einfaches Erkennen von Erdungsfehlern in ungeerdetenGleichstrombatteriesystemen■■Funktioniert in Umgebungen mit hohem elektrischenGeräuschVereinfacht die Fehlerverfolgung durch das Identifizierenvon widerstands- und kapazitanzcharakteristischenFehlergrößenDas Batterie-Erdungsfehler-Tracer ist ein ökonomisches,manuell ausgeglichenes Instrument, das Erdungsfehler inungeerdeten Gleichstrombatteriesystemen online aufspürtund lokalisiert. Es ist in Umgebungen mit hohemelektrischen Geräusch besonders wirkungsvoll, da dieStärke des Teststromes bis zu 80 W justiert werden kann.Das BGFT ist in all den Industrien besonders nützlich, indenen die Energie für funktionierende Mess-,Kommunikations- und Kontrollgeräte kritisch ist.HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG 17

Das Batterie-Erdungsfehler-Tracer beschleunigt dieFehlerortung, da es die Ausprobiermethode unterbindetund weil Störungen lokalisiert werden können, ohne offlinezu gehen. Es ist netzbetrieben und hat eine manuelleBrücke. Die manuelle Brücke wird benutzt, um zwischenwahren Widerstandsfehlern und kapazitivenPhantomfehlern zu unterscheiden, indem man einRückkoppelungskabel verwendet, um die Kapazitanz aufNull zu stellen. Aber die manuelle Brücke wird nicht zurVerfolgung von Störungen benötigt.Das BGFT arbeitet, indem es die Versorgungsfrequenz zu20 Hz umwandelt. Dann leitet es das Wechselstromsignaldurch einige Koppelkondensatoren, um Transiente auf dieGleichstromsammelschiene zu verhindern und wendet dasWechselstromsignal auf dem Gleichstromsystem an,während es online ist. Durch die Nutzung desHandindikators folgen Sie den Signalen mit den höchstenMesswerten, bis die Störung gefunden ist.Batterie-Erdungsfehler-Ortungsgerät (BGL)■ Erdungsfehler in ungeerdetenGleichstrombatteriesystemen werden einfach geortet■Verfügt über umfangreiche Funktionen und eineautomatische BrückeKleinsignalausgang des BGL ermöglicht den Batteriebetrieb,macht das BGL aber auch für Systemgeräuscheempfindlicher. Es hat eine eingebaute, automatische Brückezur Unterscheidung zwischen wahren Widerstandsfehlernund kapazitiven Phantomfehlern, so dass nur die realenFehler verfolgt werden. Das BGL wird von Panel zu Panelverschoben, um denVerfolgungsprozess solange fortzusetzen,bis die Störunggefunden ist. Da eseine automatischeBrücke hat, ist essehr einfach, Fehler zuverfolgen und somit sehr gut für denErstnutzer gestaltet.Digitale NiederohmmeterOft fallen Batterien nicht wegen der schwachen Zellensondern wegen der schwachen interzellularen Anschlüsseaus. Das Drehen ist eine mechanische Methode, umsicherzustellen, dass die Widerstände des elektrischen Pfadssehr niedrig sind. Aber es zeigt nicht wirklich die Qualitätdes elektrischen Pfadwiderstandes an. Die einzig richtigeMethode ist es, jeden interzellularen Anschlusswiderstandmit einem digitalen Niederohmmeter zu messen.Megger hat einige DLROs, die sich für das Messen desinterzellularen Anschlusswiderstandes eignen. DieTragbarkeit der Instrumente ermöglicht eine müheloseMobilität um die Batteriekette herum.Die DLRO-Geräte werden in starke, kompakte Gehäuseeingebaut, so dass sie sowohl drinnen, draußen oder imLabor eingesetzt werden können. Sie sind leicht und kleingenug, um in Gebiete mitgenommen zu werden, die zuvorzu eng waren, um dorthin zu gelangen. Alle Modelle habeneine große, leicht ablesbare LED Anzeige. Das DLRO10Xverfügt hingegen über einen großen, von hintenbeleuchteten LCD-Bildschirm.■■BatteriebetriebenVereinfacht die Fehlerverfolgung durch das Identifizierenvon widerstands- und kapazitanzcharakteristischenFehlergrößenDas Batterie-Erdungsfehler-Ortungsgerät wurde entwickelt,um Erdungsfehler in Batteriesystemen ohne Trennung zuerkennen, aufzuspüren und zu orten. Das BGL spürtErdungsfehler in stromführenden oder ausgeschaltetenBatteriesystemen auf und lokalisiert sie. Um Stunden nichtnotwendiger Fehlersuche einzusparen, unterscheidet dasBGL leicht zwischen Widerstandsfehlerströmen undkapazitiven Ladungsströmen. Diese Eigenschaft erlaubt esdem Gerät, Leckpfade zu entdecken und aufzuspüren,gerade bei Anwesenheit vonÜberspannungsbegrenzungskondensatoren.Das BGL arbeitet, indem es online ein Wechselstrom Signalfiltert und auf die Gleistromsammelschiene anwendet. DerDLRO10 und DLRO10X■ Genaue Ergebnisse in weniger als 3 Sekunden■ Sicherungsgeschützt bis 600 V■ Die NiMH-Batterie reduziert das Gewicht■ Erkennt automatisch den Durchgang in Potential- undStromanschlüssen■ Visuelle Warnung vor bestehenden Hochspannungen inden Anschlüssen■ Verschiedene Funktionsmodi einschließlich derVollautomatik■ Alphanumerische Tastatur für Notizen zu denPrüfungsergebnissen (DLRO10X)■ Benutzereinstellbare Höchst- und Niedrigstgrenzen(DLRO10X)■ Druckerausgang und Speicherfunktion (DLRO10X)Das DUCTER® DLRO10 und das DUCTER DLRO10X setzen18 HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG

neue Standards für die Niederohmmessung. BeideInstrumente sind voll automatisch und wählen denverwendbarsten Teststrom bis 10 A DC vor, umWiderstände von 0,1 µOhm bis 2000 Ohm in einem vonsieben Bereichen zu messen. FürBenutzer, die mehrKontrolle über denPrüfvorgang habenwollen, bietet dasDLRO10X einMenüsystem, das diemanuelle Auswahl desTeststromes erlaubt. DasDLRO10X ermöglichtzusätzlichEchtzeitdownloads derResultate und dasSpeichern dieser im Gerätfür den späteren Downloadauf den PC.Digitale Zangenmessgeräte■ Automatische Anpassungs- und automatischeNullpunktrückstellungsfähigkeit■■Volle Multimeter-FunktionEchte RMS für die Genauigkeit (auch bei harmonischenLadungen)Megger bietet eine Familie von DCM-RZangenmessgeräten, deren Einsatz ideal für die Installation,Wartung, Überwachung oder Prüfung von Batterien undanderen elektrischen Systemen oder Geräten ist. Die dreiModelle in dieser Reihe bieten eine vielseitige, sichere undgenaue Lösung zur Strommessung ohne Abklemmen(Wechselstrom und Gleichstrom), um Störungen instromführenden Batteriesystemen zu diagnostizieren. DieseSerie misst Wechselstrom, Gleichstrom, Impuls- undgemischten Strom und beinhaltet einen Diodentest.Der Analogausgang dieser Geräte erlaubt den Anschlussvon Rekordern, Messwertschreibern und Oszillographen.Diese Mehrzweck-instrumente bieten eine Vielzahl anFunktionen für den individuellen Einsatz. Ihr stabiles Designist ideal für rauhe Klimas, wie Batterieräume, und spiegelteine vielseitige und qualitative Verarbeitung wider.IsolationswiderstandsprüfgeräteBatterien sollen von angrenzenden Geräten und vonmetallischen Gegenständen gut isoliert werden. DieIsolierung stiftet diversen Nutzen: 1.) sie hält die Ladung inder Batterie, 2.) sie unterstützt normalen Fließstrom und 3.)sie verringert Energieverluste. Wenn eine Batterie Elektrolytverliert, dann kann es einen Pfad zum Erdboden geben.Falls ein solcher Weg besteht, wird mehr Strom gebraucht,um die volle Batterieaufladung zu halten. Darüber hinausverkürzt ein solcher Pfad die Länge der Unterstützungszeitder Batterie, abhängig von der Ernsthaftigkeit derLeckstelle. Eine Isolationswiderstandsprüfung zeigt an, obes Leckstellen gibt. Der Isolationswiderstand wird übereinen der Anschlüsse der Batterie (vermutlich dieBatteriezahnstange oder der Batteriebehälter) zum Bodengemessen. Der Test ist sehr einfach durchzuführen undsorgt für eine Menge Vertrauen in den Gesamtzustand derelektrischen Isolierung.Dieser Test wendet eine Gleichstromspannung (z.B. 500 VGleichstrom) zwischen der Sammelleitung und demEinbaugehäuse an. Anschließend wird der DC Leckstromgemessen, um den Widerstand in Mega-Ohm oder Giga-Ohm zu errechnen. Je höher der Widerstand ist, destobesser. Dieser Test wird für die Installation, und wennimmer eine Leckstelle vermutet wird (bei Anzeichen wieSalzanhäufungen), empfohlen.Megger bietet eine Vielzahl von tragbarenIsolationsprüfgeräten an. Die im Folgenden präsentiertenInstrumente sind die ökonomischsten Modelle undkombinieren Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit.Diese Geräte verfügen je nach Modell überPrüfspannungen von 50 V bis 1 kV. Für analytischeAnwendungen werden multiple Testspannungen verlangt.BM81/2 Isolationswiderstandsprüfgerät■ Multiple Isolationstestspannungen von 50 V bis 500 VGleichstrom■■■Gestaltet nach IEC1010-1 SicherheitsstandardsBietet Funktionen wie ein Generalzweck-Ohmmeter und-VoltmeterMisst Spannungen bis zu 600 V Gleichstrom/WechselstromDas bevorzugte Isolations- undDurchgangsprüfgerät für das Prüfenvon ISDN, das BM81/2, stellt dieVollständigkeit und die Zuverlässigkeitvon verdrillten Telefonleitungensicher, die für die digitaleSchnellkommunikationen über ISDNgenutzt werden. Es ermöglicht dieDurchführung von Tests anelementaren Serviceleitungen undGeräuschmesswertmessungen(einschließlich offenen, kurzen,geraden und schiefenMesswertablesungen). Der Benutzerkann mit den sensitiven GerätenHANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG 19

Isolationswiderstandsmesswerte exakt bestimmen, dieandernfalls bei höheren Spannungen zu Beschädigungenneigen würden.BMM80 Isolationswiderstandsprüfgerät■ HochspezifiziertesNiedrigspannungswiderstandsprüfgerät■■Führt 50 V und 100 V Prüfungen durchMisst Isolationswiderstände bis 200 Giga-OhmDas BMM80 besitzt einenMillivolt-Signalumformer-Eingang, der einen weitenProbebereich aufnimmt, umMessungen von zusätzlichenParametern, wie Temperatur,Strom, Feuchtigkeit, Druck undMikrowellenverlust zuerlauben. Es bietet fünfIsolationstestspannungen, die50 V und 100 V Testseinschließen, kombiniert mitKapazitätsmessungen, um vollfür Telekommunikationsanwendungenaugestattet zusein.MultimeterMegger Multimeter werden für die Messung und Wartungvon Batterieketten und –zellen eingesetzt. Alle Geräteertragen aufgrund ihrer Gestaltung und Fertigung rigorosePrüfungen und eignen sich daher zurAußendienstanwendung. Alle Geräte entsprechen dennationalen und internationalen SicherheitstandardsEN61010-1. Sie beinhaltenviele Merkmale wie z.B. großeDigitalanzeigen,automatisches Abschalten,Wasser- und Staubresistenz. Esgibt drei Serien von MeggerMultimetern (M8000, M7000und AVO300), die je nachKundenbedürfnissen undgewünschtenGeräteigenschaften geliefertwerden können.20 HANDBUCH ZUR BATTERIEPRÜFUNG

Mit unseren Produkten bieten wir Ihnen elektrischePrüfgeräte für alle Ihre Bedürfnisse aus einer Hand:■■■■■■■■■■■■■■■■■■BatterieprüfgeräteKabelfehlerortungsprüfgeräteSchutzschaltertestgeräteDatenkommunikationsprüfgeräteFaseroptikmessinstrumenteErdungswiderstandsprüfgeräteIsolationsprüfgeräteIsolationswiderstandsprüfgeräteLeitungsprüferNiederohmprüfgeräteMotor und Generator PrüfgeräteMultimeterÖlprüfgerätePortable Appliance & Tool TestersTragbare Geräte- und InstrumentetesterEnergiequalitätsprüfgeräteRecloser-PrüfgeräteRelaisprüfgeräteMegger ist ein weltweit führender Hersteller und Lieferantvon Test- und Messinstrumenten für dieEnergieversorgungs- und Telekommunikationsindustrie undfür Prüfungen in elektrischen Anlagen.Mit Forschungs-, Entwicklungs- und Produktionsstandortenin den USA und Großbritannien, dazu Vertriebs- undtechnischer Unterstützung in den meisten Ländern, istMegger einzigartig platziert, um die Bedürfnisse seinerKunden weltweit zu erfüllen.Umfangreichere Information zum Unternehmen Meggerund seiner umfangreichen Produktpalette an Test- undMessgeräten können Sie wie folgt beziehen:Postanschrift:Megger LimitedArchcliffe RoadDoverCT17 9ENEnglandTelefon: +44 1304 502 100Fax: +44 1304 207 342Email:uksales@megger.comOder besuchen Sie unsere Homepage:www.megger.com/de■■■■■■T1-Netzwerk-PrüfgeräteTDRs (Impuls-Reflektometer)TransformatorenprüfgeräteTachometer und DrehzahlmesserWattstundenzähler-PrüfgeräteSTATES ® Anschlussleisten und Testschalter

MeggerPO Box 118 CherrybrookNSW 2126AUSTRALIAT +61 (0)2 9875 4765F +61 (0)2 9875 1094E ausales@megger.comWith sales offices and authorized distributors in most countries, Megger can provide aunique local service for the electrical and communications industries across a completerange of test and measurement instruments. Contact Megger today for expert assistance.Avec des bureaux de vente et de distributeurs autorisés dans la plupart des pays, Meggerpeut fournir un service local unique pour les industries spécialisées dans l’électricité et lacommunication à travers une gamme complète d’instruments d’essai et de mesure.N’hésitez-pas à contacter Megger dès aujourd’hui pour une assistance spécialisée.Gracias a las oficinas de ventas y de distribución autorizadas en la mayoria parte de lospaises, Megger puede proporcionar a un servicio local único a las industrias especializadasen eléctrica y comunicación a través de una gama completa de los de intrumentes deprueba y medida. No vacilan en contactar Megger a partir de hoy para la asistenciaespecializada.Mit Verkaufsbüros und authorisierten Distributoren in vielen Ländern bietet Megger eineneinzigartigen Service an Elektrischen- und Kommunikations- Prüf- und Messgeräten. FürFachbetreuung setzen Sie sich jetzt gleich mit Megger in Verbindung.MeggerPO Box 15777Kingdom of BAHRAINT +973 254752F +973 274232E mesales@megger.comMegger Limited110 Milner Avenue Unit 1Scarborough Ontario M1S 3R2CANADAT 1 800 297 9688 (Canada only)T +1 416 298 6770F +1 416 298 0848E casales@megger.comMegger SARL23 rue Eugène HenaffZA du Buisson de la Couldre78190 TRAPPEST +01 30 16 08 90F +01 34 61 23 77E infos@megger.comMeggerPO Box 12052Mumbai 400 053INDIAT +91 22 6315114F +91 22 6328004E insales@megger.comMeggerMBE No 393C/Modesto Lafuente 5828003 MadridESPAÑAT + 44 1304 502101F + 44 1304 207342E espana@megger.comMegger LimitedArchcliffe Road DoverCT17 9ENUKT +44 (0) 1304 502100F +44 (0) 1304 207342E uksales@megger.comMegger4271 Bronze WayDallas, TX 75237-1019 USAT 1 800 723 2861 (USA only)T +1 214 333 3201F +1 214 331 7399E ussales@megger.com“Megger” ist ein eigetragener MarkennameMEG-290/MIL/2.5M/4.2004