Elektrotechnik
Notstromakkus richtig einsetzen
ep12/2001, 2 Seiten
Überbrücken des Ausfalls Sicherheitssysteme müssen auch bei Ausfall des 230-V-Netzes für einen festgelegten Zeitraum ordnungsgemäß weiterarbeiten. Dazu zählen u. a.: · Brandmeldeanlagen · Rauchabzugsanlagen (RWA) · Einbruchmeldesysteme · Anlagen zum Schutz von technischen Einrichtungen und Prozessen. Für die Zeit des 230-V-Netzausfalls stehen neben Notstromgeneratoren auch Notstromakkumulatoren zur Verfügung. In der Sicherheitsbranche haben sich wartungsfreie Vlies- oder Gel-Bleiakkumulatoren durchgesetzt. Die VdS-Richtlinie 2102 fordert für Gefahrenmeldeanlagen nur diesen Typ. Die meist in den Zentralen der Sicherheitssysteme integrierten Akkumulatoren werden dauernd geladen und übernehmen bei Netzausfall die Stromversorgung der Anlage (Bereitschaftsparallelbetrieb). Wartungsfreier Notstromakku Die in ihrer gesamten Lebensdauer wartungsfreien Notstromakkumulatoren werden nach DIN 40729 als durch Ventile („valve regulated“) verschlossene Blei-Akkumulatoren eingruppiert. Die Ventile verhindern den Eintritt von Außenluft und öffnen sich, wenn im Inneren der Zellen ein betriebsmäßiger Überdruck herrscht. Bedingt durch den konstruktiven Aufbau ist ein Nachfüllen des Elektrolyts (Säure) nicht erforderlich, da dieser im Gel gebunden ist. Die Einbaulage ist beliebig. Ladetechnik Die Dauerladefestigkeit der Notstrom-Akkumulatoren wird vom Hersteller nur bei Einhaltung der zulässigen Ladebedingungen garantiert: · Bei sich verändernden Temperaturen ist eine Temperaturkompensation der Ladespannung notwendig. Bei zu hoher Temperatur findet eine erhöhte Gasung statt. Unterhalb der vom Hersteller empfohlenen Temperaturspanne wird die vorgesehene Ladung des Akkus nicht erreicht. · Die Ladenennströme müssen eingehalten werden. · Ein eventuell überlagerter Elektropraktiker, Berlin 55 (2001) 12 1004 Report Notstromakkus richtig einsetzen Sicherheitssysteme wie Rauchabzugs- oder Brandmeldeanlagen zum Schutz von Leben und Sachwerten nehmen eine herausragende Stellung ein. Bei der Projektierung und Wartung ist deshalb besonders auf die Abstimmung aller Komponenten zu achten. Zum oft vernachlässigten Betriebsmittel „Notstrom-Akkumulatoren“ sind im Folgenden die wichtigsten Merkmale genannt. Laden mit Konstantspannung Einfachste Ladekennlinie. Der Akkumulator begrenzt den Strom Laden mit Konstantstrom IU-Ladekennlinie. Bis zum erreichen einer Spannungsschwelle wird mit Konstantstrom geladen Wechselstrom muss begrenzt werden. Die Ladetechnik von wartungsfreien Notstromakkumulatoren berücksichtigt die Ladecharakteristik abweichend zu den „Nasszellen“. Die gängigsten Techniken sind: · Laden mit konstanter Spannung: Hierbei handelt es sich um die einfachste Ladeart. Der Akku begrenzt den Ladestrom. Mit zunehmendem Ladezustand nimmt der Ladestrom ab (Bild ). · Laden mit IU-Kennlinie: Diese Ladeart ist so ausgelegt, dass zunächst mit einem konstanten Strom geladen wird. Danach wird die Spannung konstant gehalten und der Notstromakku begrenzt den Ladestrom wie bei der Konstantspannungsladung (Bild ). · Laden mit IUI-Kennlinie: Im Unterschied zur IU-Kennlinie wird hier nach Absinken des Ladestroms auf einen gewissen Wert die Batterie mit diesem Konstantstrom weitergeladen, bis eine Spannungsschwelle erreicht und das Ladegerät abgeschaltet wird. Kapazität Die Nennkapazität (eigentlich: Nennladung) C20 ist grundsätzlich für Entladungen mit Konstantstrom I20 über die Dauer von 20 Stunden festgelegt (DIN 43539). Die Kapazität ist vom Hersteller ermittelt und evtl. durch Produktzertifizierung festgeschrieben worden. Bei niedrigeren Strömen als I20 kann dem Akkumulator mehr bzw. bei höheren Strömen als I20 weniger als die Nennkapazität entnommen werden. Dieser Zusammenhang ist jedoch nicht linear, wie aus Tafel hervorgeht. Bei Notstrombetrieb von z. B. elektromotorischen Rauchabzugsanlagen ist die Stromentnahme der Akkus als Vielfaches von I20 besonders zu beachten. Der Nennstrom wird hierbei kurzfristig oft erheblich überschritten. Notstromakkus in Gefahrenmeldeanlagen garantieren je nach Besetzung der Warte den erforderlichen Strom für 48 bzw. 72 Stunden, sodass die Tafel für diese Anwendung keine Rolle spielt. Nennspannung Die festgelegten Nennspannungen UN der in Serie geschalteten Akkumulator-Zellen addieren sich zur Nennspannung eines Akkus. Die gängigsten Nennspannungen sind 12 V bzw. 24 V. Akkumulatoren können zwecks Spannungserhöhung in Serie geschaltet werden. Parallelschaltungen von Einzelakkus oder Serienschaltungen sind zur Erhöhung der Gesamtkapazität ohne weitere Vernetzung möglich. Die EUROBAT, ein Zusammenschluss von Batterieherstellern und Anwendern, empfiehlt eine Parallelschaltung von maximal 4 Serien. Lebensdauer Gemäß Richtlinie 2102 der VdS-Schadenverhütung in Köln müssen Notstromakkumulatoren für eine Lebensdauer von mindestens 4 Jahren ausgelegt sein. Danach müssen sie eine Restkapazität von mindestens 80 % der Nennkapazität aufweisen. Das Herstellungsdatum mit Typbezeichnung muss auf dem Akku deutlich sichtbar sein. Die Einsatztemperatur und die Zyklenzahl sind ein wesentliches Kriterium für die Lebensdauer. Grundsätzlich verringert sich die Lebensdauer erheblich, je höher die Einsatztemperatur ist (Bild ). Im Zuge der regelmäßigen Wartung des Sicherheitssystems ist neben einem Funktionstest bei Netzausfall unbedingt auch auf das Herstellungsdatum des Akkus zu achten. Nach Ablauf von 4 Betriebsjahren ist der Notstromakkumulator zu wechseln, wobei besondere Hinweise vom Hersteller des Sicherheitssystems ggf. zu berücksichtigen sind. Handhabung Gemäß den Gefahrgutverordnungen für Straße „GGVS“, für Eisenbahn „GGVE“ und für Luft „IATA/DGR“ sind wartungsfreie Notstromakkus kein Gefahrgut. Sie sollten immer im Originalkarton transportiert werden, wobei ein Kurzschluss der Pole durch geeignete Maßnahmen zu verhindern ist. Seit dem 27.03.1998 verpflichtet eine neue Batterieverordnung den Hersteller von Akkumulatoren dazu, seine in Umlauf gebrachten Geräte zurückzunehmen und zur Entsorgung weiterzuleiten. Der Servicebetrieb, der den Notstromakku austauscht, führt diesen an den Hersteller zurück. Fragen hierzu beantwortet auch die zuständige Umweltbehörde. Kurt Seifert, BTR Elektropraktiker, Berlin 55 (2001) 12 1005 Report Entnommener Kapazität Strom als des Akkus Vielfaches des in % der Bemessungs- Nennstroms I20 kapazität 1 x I20 100% 2 x I20 ca. 95% 4 x I20 ca. 85% 6 x I20 ca. 78% 10 x I20 ca. 66% 20 x I20 ca. 52% 40 x I20 ca. 43% 70 x I20 ca. 33% 140 x I20 ca. 26% 300 x I20 ca. 20% Tafel Änderung der Kapazität in Abhängigkeit vom entnommenen Strom Lebenserwartung (Dauerladung) Temperatur Lebensdauer (a) 20 30 40 50 (°C) 68 86 104 122 (°F) 0,5 Dauerladespannung 2,25-2,30 V/Zelle Lebensdauer von Akkumulatoren in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur
Autor
- K. Seifert
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