Способ контроля состояния химического источника тока

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА путем измерения величины переменной составляющей напряжения, на его клеммах и последующего сравнения измеренной величины напряжения с ранее установленной экспериментальной величиной, о тл и ч а ювди и ся тем, что, с целью идентификации неиспра вностей , .испытуемый источник помещают в переменное магнитное поле и определяют его состояние, сравнивая величину Переменней составляющей напряжения на его кяеымех с аналогичным параметром для исп равного источника тока того же типа.о

,SU„„4996 A е

gag Н 01 M 10/48// G 01 R 31/36

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О.

4Л4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3374098/24-07 (22) 31.12.81 (46) 23.06.83. Бюл. Ф 23 (72) Ф. И. Кукоз, О. Н. Любиев, В. Г. Чернов и Т. Ю. Затолокина (71) Новочеркасский ордена Трудово- го Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.355.1(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 550708, кл. Н 01 М 10/48, 1973.

2. Заявка ФРГ. Р 2461342, кл. Н 01 М 10/48, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

9 504264, кл. Н 01 М 10/42, 1974.

4. Патент СИА Р 3460996, кл. 136-182, 1969.

5. Авторское свидетельство СССР

9 635541, кл. H 01 M 10/48, 1976.

6. Авторское свидетельство СССР

9 482841, кл. Н 01 М 10/48, 1973.

7. Патент CU3A Р 3750011, кл. G 01 R 27/42, 1974.

8. Авторское свидетельство СССР .Р 543049, кл. Н 01 М 10/42, 1975.

9. Патент Франции II 2090071, кл. Н 01 F 3/00, 1971.

10. Авторское свидетельство СССР

Р 444285, кл, Н 01 М 10/42, 1973.

11. Авторское свидетельство СССР

Р 261506, кл. Н 01 М 10/48, 1968.

12. Авторское свидетельство СССР

9 629570, кл. Н 01 М 10/42,.1977.

13. Патент ЧССР 9 141235, кл. 21 в, 26/02, 1971.

14. Авторское свидетельствобССР по заявке Р 3220679 Ь7кл. Н 01 M 10/48, 1981.

15. Авторское свидетельство СССР

9 514384, кл. Н 01 М 10/48, 1973. г (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ

ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА TOKA путем измерения величины переменной составляющей напряжения на его клеммах и последующего сравнения измеренной величины напряжения с ранее установленной экспериментальной величиной, отличающийся тем, что, с целью идентификации неисправностей, .испытуемый источник помещают в неремеииое магнитное поле и определяют его состояние, сравнивая величину переменной составляющей напряжения на его клеммах с аналогичным параметром для исправного источника тока того же типа. . с

1024996

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам контроля состояния химических источников тока (ХИТ) в процессе их производства и эксплуатации.

Известны способы контроля состояния мимических источников тока, основной целью которых является определение их степени заряженности без проведения полного разряда путем измерения напряжения на его,клеммах при кратковременном разряде на контрольное сопротивление fi) или кратковременной имитации рабочей нагруз-. ки f2) путем измерения разности между величиной ЭДС источника и постоян-15 ным опорным напряжением (3), путем измерения степени поглощения инфракрасного излучения материала .электрода (4), путем анализа. пульсаций напряжения на их клеммах, вызванных поляризацией электродов пульсирующим током f5), путем заряда изменяющимися по величине постоянным током и регистрации его величины, при которой начинается газовыделение в 25 испытуемом источнике (6) .

Известны также способы контроля состояния химических источников тока, основной целью которых является выявление источников, имеющих токи .утечки, путем регистрации и сопоставления электрического параметра до и после хранения: а) электрической емкости (7J, б) напряжения $8) а также путем: а) измерения омического сопротивления между разнополяр35 ными электродами источника, находящегося в рабочем состоянии (91 или при охлаждении последнего до ЭДС, равной нулю (10), б) измерения установившегося значения тока при по- 40 даче напряжения от постороннего источника, превышающего ЭДС испытуемого (11), или тока подзаряда, обеспечивающего постоянство напряжения испытуемого источника f12).. 45

Способы (1) - $5) позволяют установить наличие неисправностей в испытуемом источнике только в том случае, когда измеряемая величина значительно выходит за пределы измерения, т ° е. когда эксплуатационные характеристики дефектного источника снизились в значительной мере. установление же конкретных причин снижения эксплуатационных характеристик указанными способами невозможно, а способом (6) невозможно даже выявить дефектный химический источник тока.

Известные способы контроля состояния химических источников тока, ос- 60 новной целью которых является выявление источников, имеющих токи утечки, позволяют обнаружить только те дефекты, которые вызвали наличие тока утечки в испытуемом источнике.

Известен способ, согласно которому контроль состояния химического источника тока (ХИТ) проводится следующим образом через полностью разряженный источник пропускают постоянный (зарядный) ток, измеряя количество электричества, пропущенного через него, и объем выделившегося газа за время полного заряда, расчетным путем определяют количество электричества, необходимого для.вы деления измеренного объема газа, и вычитают его из количества электричества, пропущенного через источник за время полного заряда, сравнивая величину полученной разности с номинальной емкостью, определяют состояние источника f13 .

Однако этот способ продолжителен во времени, его применение требует значительных затрат электроэнергии (испытуемый, предварительно разряженный источник необходимо полностью зарядить) и использования сложного и малочувствительного устройства.

Кроме того, способ не позволяет иден- тифицировать неисправности испытуемых источников.

Известен также способ, согласно .которому через испытуемый ХИТ пропускают переменный электрический ток и определяют состояние источника по величине напряженности магнитного поля той же частоты, что и входной ток, измеренной на наружной поверхности его корпуса, сравнивая ее с соответствующими данными для исправности аналогичного ХИТ f14j .

Проведение контроля ХИТ известным способом непосредственно в период его эксплуатации достаточно сложно, так как через испытуеьжй источник необходимо пропускать переменный ток, по величине сравнимый с его рабочими нагрузками, что в большинстве случаев требует отключения испытуемого ХИТ от внешней цепи (так как ток, необходимый для контроля, и ток нагрузки в совокупности могут превысить максимально допустимый, в результате чего могут возникнуть необратимые нарушения работы источника, пульсации напряжения значительной величины, возникающие в момент контроля, в ряде случаев являются недопустимыми для нормальной работы системы, содержащей контролируемый ХИТ в качестве источника питания и т.д.)

Кроме того, известный способ недостаточно надежен, так как величина напряженности магнитного поля на наружной поверхности корпуса испытуемого источника, обусловленная протеканием переменного тока по. его электродам, может быть сравнима с уровнем случайных помех (если, например, уровень помех может быть достаточно .высок, а величина входного тока ограни1024996 чена условиями неразрушающего контроля) .

Наиболее близким к изобретению является способ контроля состояния

ХИТ путем измерения величины переменной составляющей напряжения на клеммах XMT при пропускании через него переменного электрического тока (15)

Однако известный способ позволяет установить наличие неисправностей 10 в испытуемом источнике,без указания конкретных причин этих ненсправнос -тей только в том случае, когда измеряемая величина значительно выходит за пределы, соответствующие исправ- 15 ному ХИТ. При этом идентификация неисправностей этим способом невозможна.

Целью изобретения является обеспечение возможности идентифицировать 2О место неисправности ХИТ.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля состояния ХИТ путем измерения величиHH переменной составляющей напряже- 25 ния на его клеммах испытуемый источ-. ник помещают в переменное магнитное поле и определяют состояние источника, сравнивая величину переменной составляющей напряжения на его клеммах с соответствующим значением для исправного аналогичного источника тока.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагается определять наличие дефектов по изменению величины переменной составляющей на его . клеммах, обусловленной протеканием вихревых токов по элементам конструкции источника, а вихревые токи возбуждать внешним переменным магнитным 40 полем, помещая в него испытуемый источник. Наличие дефекта в ХИТ влечет изменение в распределении вихревых. токов по элементам его конструкции, что в свою очередь влияет на величи- 45 ну переменной составляющей напряжения на его клеммах.

Помещая исследуемый ХИТ таким образом, чтобы участок поля с максимальной напряженностью совпадал с 5О участком батареи, на котором наиболее вероятно возникновение характерных для данного типа ХИТ дефектов,. можно установить наличие последних, идентифицировать их и произвести их количественную оценку по величине переменной составляющей напряжения на клеммах источника.

Выбор величин напряженности и частоты переменного магнитного поля, в которое помещается испытуемый источник, обуславливается чувствительностью прибора, применяемого для измерения переменной составляющей напряжения, а также конструктивными особенностями испытуемого источника.

Пример. Контролировали состояние свинцово-кислотных аккумуляторов батарей типа ЗМТ6. У испытуемых аккумуляторов нижняя часть пластин положительного электрода в различной степени была разрушена. Выбор указанного дефекта обусловлен тем, что он является основной причиной выхода из строя свинцово-кислотных аккумуляторов данного типа, а его обнаружение, идентификация и количественная оценка - важным практическим вопросом.

Испытуемые аккумуляторы помешали в зазор магнитопровода из шихтовануой электротехнической стали, имеющего фоРму незамкнутого кольца. Поперечное сечение магнитопровода имело форму квадрата с сечением 1 см . Длина средней линии магнитопровода составляла 22 см, величина зазора сердечника.- 32 мм. По.обмотке, намотанной непосредственно на сердечник, пропускали переменный синусоидальный ток 0,5 A частотой 800 Гц. Аккумулятор размещали в зазоре сердечника так, чтобы полюса магнитоцровода находились против. средней точки нижнего основания. электрода, а нормаль к рабочей поверхности полюсов была перепендикулярна плоскости электродов., Измеряли переменную составляющую напряжения на клеммах испытуемых аккумуляторов до и после включения внешнего магнитного оля и при его разряде во внешнюю цепь током часового режима разряда.

С целью получения сравнительных данных параллельно щюводили контроль состояния аккумуляторов по способу )14)

Данные по определению состояния аккумуляторов батареи ЗМТ-6 предлагаемым.и известным способами представлены в таблице.

1024996

1 I

I I! хх

1 I p

I t ö

I t g Н

l 0,V

»ео

»ео

I I

I I

М с

l а3 х

1 I Э X

О 1 ИФ

12 I НН.!

Х»ДЩ

I.н1ЦЦ

lV1O

Е»РЗХ

I !tt 1 М

) й

1 1 C й

I 1 X Э

l 1 Ж

I eR

I . 1 0) Ц! 1МХ

1 1ХМ!

I I t t"«

I 1

1 I

Д

1 0» к е.о ххах

l

I

1 !.

1

I

1

I о о

° Ф Ef}

1Ц НО э н.,ц о; ! х хн; ! хй о 1Д „ !

Эох0

0»е 65Ю I !

»Ъ !» Д. àÏ

I Э Э .!

0 I

1ЕОЕ

I Р Н Ис»1 I .

1 1

1 4

1 0» ! о

I Н X

I М Э

I Ц Р»

1 Х Е

I Х Ю ! о

l

I.

I

1 !

I

1

I

t

I g! н

1 V ф

t Ф

I Э

1 й

l йЕ

I М 0

lXO,н

t mL! ох х

1 Ю й

I Ф

I Ж

I Б

I Э! Ж!

»Э

l u!

1

I Ц

I X 3

Д о в й

Э Э

1 РЗЙ

i

I

1 М . х

Ж В

3 »

»Ха ! x 4

LO Ю

»Ч»(с о о

» ".»

%-» ь

I 8Хк>

1ОО

I И Н.

I 8»

ti x

I bCЕ

1 Р ! В»

"„v ! х4 о

t о о

f о о с.

Ю о о о о о

lA (с

I

I

I

1

I

I

C фей с

1оц о» о ц оа о х

»lI Х

8 Э

g.ец н нв

I! gl

I с

l Ф

l ф

I Я

1 C

I .t»

Ю f Ф

О1 М

ut »

O l O

Е1 O

О1 И

Ф I Ф о

Э Ж

n3 I Э! 3

C I Е

g1 0»

Е 1 Й

0 1

I Э

1 и й

I Ь»

1 Х

I Е

I 63

I!

1 L C 1

1 Ой» 1

»-4 Ю (»Ъ

CO Щ Г Ъ с о о о

lA Ul Ill

»Ч . гЧ гЧ

Ф с о о о

С ) !» Ф

»»1»-11 с с о о о с о

1

I !

1

I

IA

l с о 1

I

1

I

1

I

I

I о» о с о

I !

1

1

I

1

1

I

I

Ю I ч с о

7 1024996

Как видно иэ таблицы, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет: повысить надежность контроля, так как показания регистрирующего притвора по предлагаемому спосо.бу в сравнении с известным практически не содержат .случайных помех (при отключении внешнего воздействия показания регистрирующих приборов, определяющиеся целиком уровнем случайных помех, по предлагаемому спо- 10 собу равны нулю, а по контрольному—

-янины с величиной полезного сиг8

Ф нала), упростить проведение контроля, так как отключение испытуемого источника от его рабочей нагрузки не требуется (переменная составлякщая напряжения на зажимах аккумулятора в момент проведения контроля по предлагаемому способу значительно ниже, чем по известному, и является допустимой для нормальной. работы практически любой системы, которая может содержать испытуемый источник в качестве источника питания °

Заказ 4409/49 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Найдина

Редактор Н. Пушненкова ТЪхредС, Мигунова. Корректор В.Гирняк